石墨烯/氟碳涂层的制备及其耐蚀性能

目的为了增强氟碳涂层的耐蚀性,研究涂层在3.5%NaCl溶液中的失效过程。方法采用硅烷偶联剂对石墨烯进行接枝改性,将改性后的石墨烯添加到氟碳树脂中,制成不同含量的石墨烯氟碳复合涂层。采用傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、透射电镜和扫描电镜,分析了石墨烯改性前后的结构及在涂层中的分散性。采用交流阻抗谱和动电位极化曲线,研究了涂层在模拟海水中的电化学腐蚀行为和失效过程,并考察了涂层的耐盐雾性能。结果石墨烯表面成功接枝官能团,在涂层中分散较均匀。石墨烯对腐蚀介质具有良好的屏障作用。涂层的防护性能随着石墨烯含量的增大先增加后降低,当含量为0.4%(质量分数)时,涂层的腐蚀电流密度为2.209×10~(–10) A/cm~2,氟碳涂层的腐蚀电流密度为6.026×10~(–6) A/cm~2,腐蚀电流密度大大降低,该涂层的耐蚀性能最好,且浸泡360 h内均为浸泡前期,能有效隔绝腐蚀液体的渗透,对Q235钢基底的防护性能最佳。石墨烯含量过高时易团聚,容易引起缺陷,降低涂层的防护作用。结论石墨烯显著提高了氟碳涂层的耐蚀性能。     

环氧树脂/有机硅氧烷改性阳离子丙烯酸乳液复合涂层的研究

利用合成的有机硅氧烷改性的阳离子型丙烯酸(SMCWA)乳液中的胺基能够固化环氧树脂的原理,在碳钢板表面制备耐腐蚀环氧树脂/SMCWA乳液复合涂层。利用激光纳米粒度仪对SMCWA乳液粒径进行表征,使用Fourier变换红外光谱仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对复合涂层进行结构和形貌分析,利用CuSO₄点滴、电化学测试和中性盐雾实验研究复合涂层的耐蚀能力。结果表明,合成的SMCWA乳液粒径小,分布均匀。相较于空白SMCWA乳液涂层,环氧树脂/SMCWA乳液复合涂层的致密性和耐腐蚀性均得到增强,其中环氧树脂/SMCWA乳液质量比为9.5/0.5的复合涂层,CuSO₄点滴时间提高了116 s,电化学阻抗提高了4倍,腐蚀电流密度下降了一个数量级,耐盐雾能力大幅增强。     

色氨酸功能化石墨烯改性水性环氧涂层的耐蚀行为研究

目的 提高石墨烯在有机涂层中的分散性,并赋予其一定的功能性,制备一种方法简单、环境友好、成本低廉的水性环氧复合涂层。方法 以氧化石墨烯为原料,以1-(3-二甲胺基丙基)-3-乙基碳二亚胺（EDC）为缩合剂,在常温下经酰胺化反应将天然缓蚀剂色氨酸接枝到氧化石墨烯表面。再利用水合肼将其部分还原,得到色氨酸功能化的石墨烯,并成功分散至水性环氧涂层中,制备出色氨酸功能化石墨烯/环氧复合涂层。选用红外光谱仪、拉曼光谱仪、扫描电镜及透射电镜对功能化石墨烯的片层结构和微观形貌进行分析;利用电化学工作站对复合涂层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀行为进行评价。结果 色氨酸分子成功接枝在氧化石墨烯表面,且功能化的石墨烯在无水乙醇及水性树脂中表现出优异的分散性。在防护性能方面,较之于空白样及未改性石墨烯/环氧复合涂层,在浸泡40 d后,功能化石墨烯基复合涂层表现出最高的阻抗模值（107 Ω?cm2）及电荷转移电阻值。同时,在所有涂层中,经功能化石墨烯复合涂层覆盖后,金属基底表现出最为轻微的腐蚀。结论 功能性的石墨烯添加至水性环氧涂层中可以显著提高涂层的耐腐蚀性能。     

三种导电防腐涂层的耐蚀性能研究

分别制备聚苯胺改性石墨烯、纳米粒子改性石墨烯和石墨/炭黑复合物三种导电防腐涂料,并将其分别涂覆在Q235钢表面制备导电防腐涂层接地材料。采用接触角仪、电化学阻抗谱、Tafel极化曲线和光学显微镜,研究了该上述涂层在酸性土壤模拟液中的腐蚀性能。结果表明:三种导电防腐涂层均具有优良的防腐性能和较大的接触角。纳米粒子改性石墨烯涂层和聚苯胺改性石墨烯涂层防腐效果大于石墨/炭黑复合导电涂层。纳米粒子改性石墨烯涂层和聚苯胺改性石墨烯涂层的保护效率分别高达92.09%和91.44%。     

钛酸铁钠晶须/FEVE复合涂层的制备及其耐磨防腐性能

目的为提升氟碳涂层的耐磨和防腐性能。方法采用KH550对钛酸铁钠晶须进行改性,并将改性晶须分散于氟碳树脂(FEVE)中,制备钛酸铁钠晶须/FEVE复合涂层。采用红外光谱、接触角、光学显微镜、金相显微镜和扫描电镜等表征方法,分析了改性前后钛酸铁钠晶须的变化及其在树脂中的分散性。采用电化学交流阻抗研究了涂层在模拟海水中的电化学腐蚀行为。采用摩擦磨损试验机研究了涂层的摩擦学性能。结果钛酸铁钠晶须经改性后,接触角由14.5°增大为111°,呈现出优异的疏水性,能够均匀分散于FEVE中。交流阻抗测试结果表明,复合涂层的防护性能随晶须含量的增加呈现先提升后降低的趋势,当晶须质量分数为10%时,复合涂层的电化学阻抗高达1011?·cm2,优于纯氟碳涂层,呈现出优异的耐腐蚀性能。晶须含量过高时,因晶须交联形成网络结构而降低了涂层的防腐性能。钛酸铁钠晶须的添加同时大幅提升了FEVE涂层的耐磨性能,晶须质量分数为5%的复合涂层表现出最优的摩擦学性能,体积磨损量低至0.0164mm3,较纯FEVE涂层提升11.2倍。结论钛酸铁钠晶须/FEVE复合涂层具备优异的耐磨防腐性能,能有效降低实际工况中的涂层损伤,延长涂层的使用寿命。     

聚苯胺/磷酸锌/聚硅氧烷复合涂层自修复和耐蚀性能初探

目的初步探索由聚苯胺/磷酸锌有机-无机复合钝化填料和环氧-聚硅氧烷树脂制备的自修复涂层的修复和防腐性能。方法采用微区交流阻抗技术(LEIS)、扫描电子显微技术(SEM)和电化学阻抗技术(EIS),研究了聚苯胺/磷酸锌/聚硅氧烷复合涂层的防腐性能和在人工损伤部位的修复功能。结果由微区电化学阻抗和电化学阻抗测试可知,环氧-聚硅氧烷清漆具有自修复和优异的耐蚀性能;偶联剂处理的聚苯胺/磷酸锌有机-无机复合钝化填料(HCE),可显著提升环氧-聚硅氧烷涂层的自修复和耐蚀性能。当HCE的添加量为0.3%(以占环氧-聚硅氧烷涂料质量的百分比计)时,涂层的自修复和耐蚀性能最佳,缺陷部位修复后的阻抗值最大达到70 k?,是环氧-聚硅氧烷清漆的9倍。涂层阻抗值随浸泡时间的延长而增加,浸泡3750 h时,涂层阻抗值增至10~(11)?·cm~2。结论当涂层产生缺陷时,一方面聚苯胺/磷酸锌有机-无机复合填料发生氧化还原反应,生成新的氧化膜;另一方面,聚苯胺与环氧-聚硅氧烷树脂发生交联固化反应,在基体缺陷处成膜,提高了涂层的致密性;二者协同作用使HCE3涂层试样具有最佳的耐蚀性能和自修复功能。     

GO/Si3N4改性环氧树脂涂层防腐透波性能研究

目的 设计并制备集透波、耐蚀一体化天线罩防护涂层.方法 利用KH550与KH560硅烷偶联剂分别对GO与Si3N4进行改性,分别得到改性的f-GO与f-Si3N4,然后将两者进行复合,制得了不同配比的f-GO/f-Si3N4纳米复合材料,将所得纳米复合物填料对环氧树脂涂层进行改性.通过扫描电子显微镜解析改性填料在涂层中的分布状态,利用电化学交流阻抗、极化曲线、吸水试验等方法,分别评价改性涂层的吸水率、耐蚀性,利用介电常数与介电损耗正切值,评价涂层透波性能.结果 借助两种硅烷改性,实现了f-GO与f-Si3N4的化学键合复合.随着f-GO在复合填料中比例的增加,复合填料在环氧树脂涂层中的分散性先升高后下降.涂层极化曲线表明,GS-15改性的环氧树脂涂层具有最小的腐蚀电流密度(1.62×10–11 A/cm2)和最高的腐蚀电位(–0.462 V).涂层电化学阻抗测试表明,当涂层浸泡至3000 h后,GS-15涂层的|Z|0.01 Hz值为9.2×1010?·cm2,比GS-0涂层的低频阻抗模量高约2个数量级.涂层吸水率测试表明,GS-15改性环氧树脂涂层具有最小的吸水率.涂层介电性能测试表明,GS-15改性环氧树脂涂层的介电稳定性更高,同时具有最低的介电常数和介电损耗.结论 在环氧树脂中当复合填料的添加量为5％时,f-Si3N4与f-GO配比为7:3时,复合材料在环氧树脂涂层中的分散性最佳,涂层具有最好的耐腐蚀和透波性能.     

石墨烯对无铬达克罗涂层耐蚀性能影响

针对无铬达克罗防腐性能较差的问题,向涂液中添加不同含量石墨烯制备复合涂层以期提升涂层的耐蚀性能。实验采用硝酸铵快速腐蚀实验、浸泡实验、中性盐雾实验测试了涂层的耐蚀性能,利用SEM、EDS、XRD、Raman等方法观察分析了涂层腐蚀前后的组织形貌以及成分变化,明确了石墨烯在无铬达克罗涂层中的形貌与状态,并结合电化学实验,测试了4种涂层在模拟海水(3.5%(质量分数) NaCl溶液)中的Tafel极化曲线以及电化学阻抗谱,对其结果进行比较且应用相应的等效电路分析了其提高防腐性能的机理。结果表明:在腐蚀过程中Zn最先被消耗,Al与其他物质发生化学反应生成难溶于水的致密腐蚀产物;石墨烯以片状的结构嵌在锌铝粉之间,与片状锌铝粉相互交叠、保持平行,增加了涂层的致密性;加入少量石墨烯能够使无铬达克罗涂层的自腐蚀电位升高,腐蚀电流密度降低;涂层Nyquist低频半径和Bode幅值在同一时间段内的最大值均为0.12%石墨烯增强涂层,耐盐雾能力最佳。石墨烯加强了无铬达克罗涂层机械的壁垒保护作用,延缓了电解质溶液渗入的进程。     

钢基镍磷合金PTFE复合涂层耐磨耐蚀性能研究

目的 研究钢基镍磷合金PTFE复合涂层的耐磨性能及耐蚀作用机理.方法 在钢基材料表面制备镍磷合金镀层,采用电化学蚀刻技术在镀层表面形成纳米多孔结构,并经PTFE复合改性处理,制备了耐磨耐蚀的复合涂层.采用扫描电子显微镜对钢基镍磷合金PTFE复合涂层的微观形貌进行了表征,分别采用球盘式磨损、电化学试验评价了复合涂层的耐磨损、耐蚀性能,并通过白光干涉仪对复合涂层的磨痕形貌进行了分析.结果 复合改性涂层未改变镍磷合金镀层硬度性质.在球盘摩擦磨损试验中,随摩擦时间的延长,镍磷合金镀层的摩擦系数从0.12持续升至0.40;复合改性涂层的摩擦系数从0.08升至0.20左右,并保持稳定,与镀层相比,其摩擦系数有效降低,耐磨性能提高.由极化曲线可得,复合改性涂层的腐蚀电流最低,为1.53μA,且出现一个钝化区间.通过电化学阻抗谱图与等效电路拟合结果可知,镍磷合金镀层0.01 Hz的整体阻抗模值为1.44×104?·cm2,经复合改性后,镀层在0.01 Hz时的整体阻抗增加为2.75×104?·cm2.结论 电化学蚀刻+PTFE复合改性处理能有效提高镍磷合金镀层的耐蚀耐磨性能.     

石墨烯添加方法对环氧涂料防腐蚀性能的影响

利用正交试验筛选出最优基础涂料(EP)配方,通过在基础涂料中添加分散剂和石墨烯(GE-EP)、偶联剂改性石墨烯(GK-EP)、或改性石墨烯以及分散剂(GDK-EP),制备了三种石墨烯/环氧复合涂料。测试了纯环氧涂层(EP)和三种石墨烯/环氧复合涂层的基础物理性能、耐盐雾性能和电化学性能,考察了石墨烯加入量和加入方式对环氧涂层防腐蚀性能的影响。结果表明:当在环氧涂层中添加分散剂,且偶联剂改性石墨烯质量分数为1.5%时,涂层的综合性能最好。此时,涂层的抗冲击性达到50cm·kg,附着力为2级,硬度高于6 H,并且耐盐雾时间高达1 500h,腐蚀电流密度低至2.039×10~(-8) A/cm~2。含1.5%石墨烯的GDK-EP涂层的各项性能都远高于EP涂层的。     

间苯二胺-氧化石墨烯/有机涂层的制备及防腐性能研究

针对有机涂层中氧化石墨烯(GO)分散性差、与树脂相容性不好的问题,本工作选择间苯二胺作为“桥接物质”,利用其分子上的两个胺基与GO和环氧树脂的环氧基团分别键合,从而改善GO与环氧树脂间的相容性.同时,利用间苯二胺的空间位阻效应有效改善了GO的团聚问题,提高在环氧树脂中的分散性.采用化学接枝法得到间苯二胺表面改性的GO(...     

石墨烯改性环氧树脂涂层的制备及其性能

为增强传统环氧树脂涂料的耐腐蚀性能,将改性石墨烯与涂料复合,制备了不同石墨烯含量的复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测定仪、显微红外光谱仪、热重分析仪、多功能表面测试仪等表征了添加不同含量石墨烯涂层前后的截面形貌、接触角、耐热性能以及摩擦磨损性能;采用电化学阻抗谱(EIS)、极化曲线研究涂层浸泡在3.5%Na Cl溶液中的电化学行为,并通过中性盐雾试验测试不同石墨烯含量涂层的耐盐雾腐蚀性能。结果表明:当石墨烯添加量为1%时,涂层各方面性能相对最佳。与未添加改性石墨烯涂层相比,改性石墨烯涂层的接触角增加5°,疏水性能增加;平均摩擦因数从0.28降至0.08,耐磨损性能提高;自腐蚀电流减小,自腐蚀电位正移耐腐蚀性能显著增强;1 800 h盐雾试验中1%石墨烯涂料样板未发生明显腐蚀。     

飞机结构铝合金PPy/rGO复合镀层及其防腐蚀性能

为研究氧化石墨烯（GO）与聚吡咯（PPy）复合镀层的防腐性能,采用恒电位法在铝合金片上电化学聚合吡咯单体,形成PPy镀层,再在PPy镀层表面电镀GO形成聚吡咯/还原氧化石墨烯（PPy/rGO）复合镀层。采用SEM、Raman以及FTIR对镀层的微观形貌与结构成分进行表征,采用接触角测量仪测试镀层的疏水性能,通过极化曲线、电化学阻抗谱（EIS）分析镀层的防腐蚀性能。结果表明：PPy/rGO复合镀层表面的rGO镀层覆盖PPy镀层表面的针孔、凹槽等缺陷,使复合镀层表面光滑、平整,屏蔽性能增强;疏水性能也得到提高。PPy/rGO复合镀层腐蚀电流密度比PPy镀层、铝合金小,表明其腐蚀速率低。PPy/rGO复合镀层比PPy镀层与铝合金拥有更大的阻抗弧,说明PPy/rGO复合镀层对溶液中电解质离子有更强的阻碍作用。铝合金和PPy镀层出现不同程度的腐蚀现象,而PPy/rGO复合镀层并未发生明显的腐蚀现象,说明PPy/rGO复合镀层防腐蚀性能更好。     

碳钢表面电镀Ni-TiO2镀层硬脂酸修饰制备超疏水表面

目的 在碳钢基体上制备超疏水表面,提高碳钢的耐海水腐蚀性能。方法 采用恒电流沉积结合硬脂酸修饰的方法,在碳钢表面制备超疏水Ni-TiO2复合镀层。通过扫描电子显微镜（SEM）、EDS能谱分析、傅里叶红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）,对样品的形貌、化学组成及晶型结构进行分析。通过接触角测量仪、自清洁测试,对试样的表面润湿性及自清洁性进行分析。利用电化学工作站测量样品的电化学阻抗谱和极化曲线,从而对样品的耐蚀性进行评价。结果 制备的Ni-TiO2复合镀层呈球形微纳米粗糙结构。经硬脂酸修饰后,接触角高达160.99°,具有良好的超疏水性和自清洁性能。制备的超疏水Ni-TiO2复合镀层在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电流密度为2.42×10-8 A/cm2,腐蚀速率为2.84×10-4 mm/a,对裸碳钢的缓蚀效率为99.41%,具有优异的腐蚀保护作用。此外,在3.5%NaCl溶液中浸泡60天后,超疏水Ni-TiO2复合镀层的电荷转移电阻Rct变化很小,镀层没有破损,具有长期防腐蚀性能。结论 在碳钢表面通过恒电流电沉积结合硬脂酸修饰制备的超疏水表面,能长期有效地提高碳钢对海水的耐腐蚀性能。     

烧结NdFeB表面铜-石墨烯复合膜的制备与表征

采用电沉积铜-石墨烯（Cu-GR）复合膜的方法对稀土永磁NdFeB材料进行包覆以提高其耐腐蚀性。对Cu-GR膜层的微观结构、水接触角和表面显微硬度等方面进行了分析。结果表明,随着电沉积液中石墨烯的添加量从0 g·L^-1增加到0.9 g·L^-1,膜层的疏水性和硬度随之提高。通过SEM/EDS和XPS表征,验证了石墨烯在Cu-GR膜层中的均匀分散以及Cu-GR复合材料的组成。利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱（EIS）研究了Cu-GR复合镀层的电化学性能。结果表明,石墨烯的加入使膜层的电化学性能更加稳定、耐蚀性得到提高。当电沉积液中石墨烯添加浓度为0.3 g·L^-1时,获得的Cu-GR复合包覆层在NdFeB基体上表现出最优的综合保护效果。     

氮化硅掺杂环氧树脂复合涂层的制备及耐腐蚀性能研究

目的将氮化硅作为填料加入环氧树脂,提高碳钢Q235有机涂层的耐腐蚀性能。方法利用球磨法将氮化硅填料均匀分散在环氧树脂中,探究了不同氮化硅含量涂层对Q235碳钢基体的保护,利用电化学阻抗谱(EIS)、吸水率实验、附着力实验及盐雾实验表征不同氮化硅含量涂层在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能。结果添加氮化硅后,涂层的低频阻抗模值及干湿态附着力均有不同程度提高。同时,氮化硅的加入降低了涂层的吸水率,增加了涂层的耐盐雾时间。浸泡初期(0.5 h),环氧树脂涂层(不含氮化硅)的低频阻抗模值为7.7×10~8?·cm~2,添加氮化硅的涂层的低频阻抗模值均增加了两个数量级,氮化硅含量为5%涂层的低频阻抗模值最大,为8.6×10~(10)?·cm~2。随着浸泡时间的增加,不同氮化硅含量的涂层低频阻抗模值均有不同程度的降低。其中,氮化硅含量(占环氧树脂质量的百分比,后文同)为5%的涂层的低频阻抗模值降低程度最小。浸泡2400 h之后,氮化硅含量为5%的涂层的低频阻抗模值最高,仍然能够达到3.3×10~8?·cm~2。结论氮化硅填料的加入提高了涂层的耐腐蚀性能,一定程度上可以保护金属基体免受腐蚀破坏。并且,当氮化硅含量为5%时,涂层的耐腐蚀性能最好。     

电刷镀Ni-石墨烯复合镀层的耐腐蚀性能

为了得到一种制备简便、耐腐蚀性能优良的用于舰船腐蚀防护的金属镀层,利用电刷镀技术在45钢上制备出了Ni-石墨烯复合镀层,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)、Raman光谱仪对石墨烯片层和镀层微观形貌进行了表征,采用电化学实验和浸泡试验对Ni-石墨烯复合镀层的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明：石墨烯片层进入了Ni-石墨烯复合镀层;相比Ni镀层,Ni-石墨烯复合镀层质量更优;在电化学实验和浸泡试验中,发现Ni-石墨烯复合镀层与Ni镀层相比,前者的腐蚀电位较后者正移了70mV,前者的自腐蚀电流密度仅为后者的0.34倍,前者的电荷转移电阻为后者的3.1倍;浸泡168 h后,Ni-石墨烯复合镀层的失重量仅为Ni镀层的0.47倍,说明Ni-石墨烯复合镀层的耐腐蚀性能明显增强。     

石墨烯防腐涂层对油罐沉积水的防腐机制研究

目的探究石墨烯基防护涂层/碳钢体系在原油储罐沉积水中的防护机制。方法以实际原油储罐的沉积水为腐蚀介质,以自制石墨烯底漆和石墨烯面漆为防护涂层体系,采用交流阻抗谱、动电位极化曲线,结合盐雾实验探究石墨烯涂层体系在沉积水中的腐蚀行为和失效衍化机制。结果石墨烯底漆在浸泡初期对碳钢具有一定的防护效果,随着浸泡时间的延长,水分子逐渐渗透涂层,涂层逐渐失效。采用石墨烯面漆和石墨烯底漆搭配,可显著提高涂层对碳钢在沉积水中的防护性能,浸泡46 d后,涂层电阻仍为162 M?·cm。结论石墨烯底漆和石墨烯面漆涂层体系对储罐底板在沉积水中具有良好的防护性能,研究成果对油罐底板涂层防护选材具有理论指导意义。