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%。     

石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合防腐蚀涂层研究

目的研究石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合防腐蚀涂层对碳钢板的防腐性能。方法采用高分子辅助电化学法合成具有优异水分散性的功能化石墨烯,并将其加入到偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂涂层中,用于碳钢板的表面防腐。通过透射电镜、拉曼光谱和纳米粒度仪对石墨烯的结构和水分散性进行了表征。利用Tafel曲线、电化学阻抗谱和硫酸铜点滴试验,研究了石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合涂层的耐蚀性能。结果透射电镜和拉曼光谱分析表明成功制备了石墨烯,且石墨烯的Zeta电位值约为-50 m V,赋予了石墨烯优异的水分散性。Tafel曲线测试显示,相对于偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合涂层,加入石墨烯后,复合涂层的腐蚀电流密度明显下降,当石墨烯含量为0.10%(占有机硅氧烷改性树脂的质量百分比)时,腐蚀电流密度下降至0.554×10-6 A/cm2。电化学阻抗谱测试中,石墨烯含量为0.10%的复合涂层的阻抗值最大,表现出良好的抗腐蚀性能。结论所制备石墨烯的加入能够提高石墨烯/偏钒酸钠/有机硅氧烷改性树脂复合涂层对腐蚀因素(水和氧气)的阻隔作用,使复合涂层具有优异的耐蚀性能。     

风电叶片水性复合涂层疏水、抗冲蚀与抗结冰性能探究

目的 以水性FEVE氟碳树脂为主要成膜物质,TiO2、SiO2与AlN微纳复合颗粒作为颜填料,制备一种适用于风电叶片上的具有疏水、抗冲蚀与抗结冰性能的环保型水性氟碳涂层.方法 利用透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)及接触角测量仪等,讨论加入不同成分颜填料改性后对涂层疏水性能的影响,并分析加入硬质陶瓷AlN颗粒后,涂层抗冲蚀性能及抗结冰性能的变化.结果 经氟硅烷改性后,纳米TiO2的分散性能、疏水性能及成膜性能都有所提高.涂层在经过微纳颗粒复合改性后,其外观平整,并具有良好的疏水性能,接触角提升至140°左右.在模拟风沙环境的气-固冲蚀过程中可以发现,AlN质量分数为4％时,涂层具有最佳的抗冲蚀性能,在冲蚀过程中,涂层无明显剥落,且疏水性能稳定,接触角提升并稳定在150°以上,出现了一种冲蚀激发的疏水性提高现象,表现出优异的抗冲蚀性能和机械耐久性.此外,改性复合涂层在模拟结冰过程中,其结冰时间在–10℃达到1601.4 s,冰层附着力仅有76 kPa,并且在更低温的条件下也表现出良好的抗结冰性能.结论 所制水性复合涂层具有良好的疏水性、抗冲蚀性及抗结冰性,符合风电叶片在风沙及冰冻等环境下的使用要求,为新型风电叶片防护涂料的发展提供了一定的可行性研究.     

纳米复合涂层对碳钢防腐性能的交流阻抗评定

利用电化学阻抗谱法考察了普通涂层、纳米复合涂层 和憎水纳米复合涂层的防腐性能.结果表明，纳米复合涂层的防腐性能明显高于普通涂层， 而经过氟表面活性剂改性的表面憎水的纳米复合涂层的防腐性能更好.     

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。     

常温固化防腐蚀氟涂层的研制及应用

氟碳涂层是性能优异的防腐蚀和防结垢材料。以氟乙烯-乙烯基醚聚合物(FEVE)树脂为基体,添加N-75固化剂等其它助剂,研制出一种双组分常温固化涂层。使用扫描电镜(SEM)对涂层表面形貌进行了表征,结果表明,当FEVE树脂用量为100 g,流平剂用量为1.2 g,消泡剂用量为0.8 g时,制备出的含氟涂层致密性好,孔隙少,综合性能最佳。将涂层应用于储罐,表现出了极好的耐腐蚀性能。     

湿固化型石墨烯改性重防腐涂料的性能研究

目的 为延长如输电塔架等金属构件的服役期限,制备一种湿固化型石墨烯改性重防腐涂料,并测试表征和分析漆膜的防腐性能和作用机制。方法 以湿气固化型聚氨酯树脂为主要成膜物,铝鳞片代替传统锌粉为主要防腐填料,石墨烯为改性剂搭配形成复合导电填料体系,借助定位排列剂等助剂制备了湿固化型石墨烯改性重防腐涂料。通过沉降测试、结合强度测试、水接触角测试、电化学测试、扫描电镜（SEM）分析、耐中性盐雾实验等手段,对涂层的常规理化性能、防腐蚀性能及微观形貌进行了表征分析,并探讨了石墨烯-铝鳞片复合填料防护体系的防腐蚀作用机理。结果 定位剂有助于提高涂料的分散性和稳定性,经过石墨烯改性后,重防腐涂层的结合强度、耐盐水性、耐候性等常规理化性能明显提升,固含超过70%,达到高固含的环保要求;水接触角增至115°,涂层疏水性有效改善;中性耐盐雾试验进行1000 h时涂层划痕处有明显的腐蚀迹象,但表面未发生起泡、剥落等缺陷,单边扩蚀小于2 mm,石墨烯质量分数为0.8%的涂层性能达到最佳,耐盐雾时间达5000 h以上,此时涂层湿结合强度仍达到8.3 MPa,电化学腐蚀速率仅为0.011 673 mm/a,耐腐蚀性能优异。结论 石墨烯-铝鳞片复合防护体系的力学性能、机械封闭和阴极保护功能优异,属于一种底面合一的涂料,适用于湿热工业-海洋大气环境的腐蚀防护工作。     

纯镁表面硅烷/透明质酸钠复合涂层的结构及腐蚀性能研究

纯镁因较快的腐蚀速率使其用于手术移植材料成为了一个障碍。为了控制其降解速率,本研究采用BTSE(1,2-(三乙氧基硅基)乙烷)硅烷化处理和共键嫁接1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)/N-羟基丁二酰亚胺(NHS)交联改性的透明质酸钠涂层的两步制备工艺在纯镁上制备复合涂层。同时使用红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)和静态接触角方法(CA)分析涂层的物化性能,通过电化学行为分析涂层在模拟体液中的耐腐蚀性能。FTIR和XPS结果表明在纯镁表面上成功的制备出复合涂层;其他结果显示,交联透明质酸钠涂层表面较裸镁、硅烷表面更平整、光滑,且呈现出亲水性,提高了其生物活性;与未改性的纯镁相比,复合涂层的腐蚀电流密度减小了2个数量级,阻抗值提高3个数量级,表现出很好的耐腐蚀性能。表明这种复合涂层作为手术移植材料在医学上具有很大的应用前景。     

2A12铝合金表面有机复合涂层的耐蚀性能研究

以氟碳面漆、丙烯酸聚氨酯面漆、环氧玻璃鳞片胶泥中间漆、铝合金防腐底漆和底面合一铝合金专用防腐漆为原料,采用不同的配套方案在2A12铝合金表面制备了有机复合涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)、中性盐雾实验、极化曲线测试和电化学阻抗谱(EIS)测试对有机复合涂层的耐蚀性能和耐蚀机理进行了研究。结果表明:有机复合涂层与2A12铝合金基体之间,以及有机复合涂层中各层之间均结合良好;中性盐雾腐蚀30 d后各有机复合涂层仍具有表面光泽,没有出现开裂和剥落;(底漆+中间漆+氟碳面漆)方案的有机复合涂层耐蚀性能最佳,使腐蚀电流密度下降了3个数量级,极化电阻上升了3个数量级,阻抗值提升约2个数量级。     

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。     

环氧铝粉涂层和氟碳涂层耐蚀性能的比较

采用电化学阻抗谱技术(EIS)研究了环氧铝粉涂层和FEVE氟碳涂层/碳钢体系在天然海水介质中的电化学腐蚀行为,通过对两涂层的涂层电容分析及腐蚀后表面形貌的观察,评价了两种有机涂层的防腐蚀性能。结果表明,随着浸泡时间的延长,两种有机涂层体系的保护作用都有所降低。环氧铝粉涂层在浸泡初期呈现单容抗弧特征,浸泡57天时出现了双容抗弧。氟碳涂层在浸泡周期内EIS曲线均呈现单容抗弧特征,浸泡110天时低频阻抗模值仍高于108Ω.cm2。在整个浸泡周期内,氟碳涂层的涂层电容基本维持在1.6×10-10～1.8×10-10 F.cm-2,约为环氧铝粉涂层电容的1/20,表现出低渗水性。     

镍-磷-钛酸钾晶须化学复合镀层的制备及性能

采用化学复合镀方法制备镍-磷-钛酸钾晶须复合镀层,用扫描电镜和金相显微镜观察复合镀层的表面形貌和断面结构,用XRD研究时效温度对镀层组织结构的影响,并解释时效温度对镀层显微硬度的影响机制。采用交流阻抗技术和中性盐雾实验研究镀层的耐腐蚀性能。在销-盘式摩擦磨损试验机上进行复合镀层的摩擦磨损性能测试。结果表明：镀层的显微硬度随温度的变化曲线呈单峰形态,在400℃时达到最大值;复合镀层具有良好的耐腐蚀性能和摩擦磨损性能,在同等实验条件下,复合镀层的磨损率只有Ni-P镀层的1/4。     

SiC颗粒尺寸对镍基复合镀层耐磨性和耐蚀性的影响

在正交实验基础上,对比研究微米SiC(平均粒径1.5 μm)和纳米SiC(平均粒径20 nm)增强复合镍基镀层的摩擦磨损行为和耐腐蚀性能.通过TEM、SEM、EDX和XRD等手段研究颗粒分散状态以及复合镀层的表面和截面形貌、成分及相结构.采用球-盘滑动摩擦磨损试验机研究复合镀层的耐磨性.电化学阻抗谱测量在3.5%的NaCl水溶液中进行.结果表明:微米级颗粒增强复合镀层可以获得更高的表面硬度,两种增强复合镀层具有相似的摩擦磨损行为.电化学阻抗谱分析表明:SiC颗粒的加入可以提高镀层的耐腐蚀性,且纳米颗粒复合镀层具有更好的耐蚀性.     

Electrodeposition and properties of Zn–Ni–CNT composite coatings

Zn–Ni–CNT composite coatings were prepared by electrodeposition from a sulphate bath. The effect of CNTs on the corrosion behavior, wear resistance and hardness of the composite coatings was investigated. Their corrosion properties were evaluated by polarization, impedance, weight loss and salt spray tests. The CNT particles inclusion improved the corrosion resistance, hardness and wear resistance of the coating. The grain size of the composite coating was smaller than that of a pure Zn–Ni coating with the same Zn/Ni ratio. Scanning electron microscope images and X-ray diffraction patterns of coating revealed its fine-grain nature.     

超高分子量聚乙烯/石墨烯复合涂层制备及其在海洋装备防护中的应用

目的采用热喷涂技术制备涂层,通过材料选择和结构设计,有效延缓海水对金属基底的腐蚀和冲蚀,并抑制海洋材料表面生物污损等对海洋材料的严重破坏。方法采用高能球磨法制备了聚乙烯-石墨烯(UHMWPE-graphene)复合粉末,用火焰喷涂技术在E235B碳钢基底表面制备UHMWPE和UHMWPE-graphene复合涂层。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜对原始粉末和涂层微观组织进行表征,并通过摩擦磨损实验、电化学测试、生物污损检测,分别评价涂层耐海水冲刷性能、耐腐蚀性能以及抗生物污损特性。结果相对于碳钢和UHMWPE涂层,UHMWPE-graphene复合涂层的腐蚀电位提高和腐蚀电流减小,预示着样品的耐腐蚀特性增强。由于UHMWPE-graphene复合涂层呈现疏水性以及更低的表面能,使其表现出优异的抵抗海藻贴附的能力。添加石墨烯的复合涂层的摩擦系数和磨损率比纯UHMWPE涂层均有一定程度的降低。添加石墨烯质量分数为0.5%时,涂层的摩擦系数由0.236降低到0.195,且磨损率下降了约26%。结论利用火焰热喷涂技术在碳钢表面成功制备了组织致密的UHMWPE涂层、UHMWPE-0.2%graphene和UHMWPE-0.5%graphene复合涂层。石墨烯的添加,能够有效提高涂层在模拟海洋环境中的耐蚀性、抗生物污损性及耐磨性。     

低共熔溶剂中电化学剥离制备GO及脉冲电沉积Ni-GO复合镀层性能研究

目的在低共熔溶剂中实现电化学剥离制备氧化石墨烯(GO)及电沉积制备Ni-GO复合镀层,提高Ni镀层的耐腐蚀和摩擦磨损性能。方法以石墨棒为阴极,铂片为阳极,低共熔溶剂为电解液,采用直流电源电化学剥离石墨制备氧化石墨烯纳米片(GO),然后在此电解液中,采用脉冲电沉积的方式制备Ni-GO复合镀层。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子电镜(TEM)、紫外分光光度计(UV)、红外光谱仪(IR)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线衍射仪(XRD),表征GO的结构和组成。采用扫描电子显微镜(SEM)观察镀层的表面形貌,采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)分析镀层的结构特征。采用电化学工作站、纳米压痕仪和摩擦磨损实验机分析镀层的耐腐蚀性能、机械性能和摩擦磨损性能。结果采用电化学剥离法在低共熔溶剂中成功制备了GO,GO呈现大的片层状结构,表面存在褶皱,边缘弯曲,上下表面层含有大量羟基和环氧基。性能检测表明,Ni-GO复合镀层的腐蚀电流密度由纯Ni镀层的6.10×10^-5 A/cm^2降低为5.78×10^-7 A/cm^2,硬度由纯Ni镀层的(8.95±0.43)GPa提高到(13.75±0.75)GPa,弹性模量由纯Ni镀层的(184.55±8.12)GPa提高到(201.38±11.20)GPa,摩擦系数由纯Ni镀层的0.72降低为0.56,磨损率比纯Ni镀层降低了35.16%。结论在低共熔溶剂中实现了电化学剥离石墨制备GO,并用于Ni-GO金属基复合镀层一步制备的电化学途径,为均匀分散的氧化石墨烯的制备和金属基复合镀层的制备提供了新的方法。以此为电解液制备的Ni-GO复合镀层相比于纯Ni镀层,其晶粒细化,耐腐蚀性能增强,机械性能提高,摩擦系数减小,耐磨性能增强。     

系泊缆用22MnCrNiMo钢表面纳米复合镀层的制备

目的制备性能良好的Ni-SiC复合镀层,以提高海洋平台系泊缆用22MnCrNiMo钢的耐腐蚀性和寿命。方法采用基于离心力的双脉冲电沉积技术,在海洋平台系泊缆用22MnCrNiMo钢表面制备Ni-SiC纳米复合镀层。通过扫描电子显微镜和光学显微镜对复合镀层的微观形貌、组织结构进行分析。利用静态浸泡腐蚀试验分析了镀层的耐腐蚀性能。结果添加0.2g/L的SDS时,纳米SiC悬浮液具有最佳悬浮性能。纳米SiC颗粒的质量浓度为2.0~4.0g/L时,有利于获得优异的Ni-SiC镀层表面形貌。随着占空比的增加,复合镀层表面的晶粒尺寸逐渐减小,当占空比为50%时,可以获得最佳的Ni-SiC镀层形貌。当添加2.0g/L的纳米SiC颗粒时,镀层的腐蚀质量损失最小,为2.867mg/cm~2;当占空比为50%时,镀层的腐蚀质量损失最小,为3.059mg/cm~2。结论添加分散剂后,镀液中的纳米SiC颗粒沉降性能变好;添加纳米SiC颗粒后,镀层的耐腐蚀性能增强。纳米SiC颗粒的添加量和占空比的大小对复合镀层的组织结构和耐腐蚀性能有重要影响。     

纯钛表面微弧氧化TiO2-B4C复合陶瓷膜耐磨耐蚀性研究

采用微弧氧化工艺,并掺杂B4C颗粒来制备耐磨耐蚀性优异的复合陶瓷膜,系统研究掺杂B4C含量对陶瓷膜微观形貌、物相组成、与基体结合力、显微硬度、粗糙度、耐磨性与耐蚀性的影响。结果表明:相比TiO2陶瓷膜,掺杂B4C颗粒的复合陶瓷膜更均匀致密,且由金红石型TiO2、锐钛矿型TiO2和B4C组成。随B4C浓度增大,陶瓷膜的膜层结合力、耐磨性与耐蚀性均先增强后减弱。由于具有最致密的表面形貌,TiO2-0.9B4C复合陶瓷膜的膜层结合力最大,为22.6 N。TiO2-0.9B4C复合陶瓷膜的破损时间最长,磨痕宽度最小,分别为19.24 min和384.53μm,耐磨性最好,其磨损机理为磨粒磨损与疲劳磨损。其自腐蚀电位与极化电阻最大,腐蚀电流密度最小,分别为-213.38 mV、5.47×10^4Ω·cm^2和2.37×10^-6A·.cm^2,耐蚀性最好。由Bode相图可知,陶瓷膜均由致密内层和疏松表层组成。