建筑45钢结构表面超疏水结构的制备及其耐蚀性能分析

为提高建筑45钢结构表面的超疏水能力,采用一步快速电沉积的方式在45钢表面制备超疏水结构,通过试验测试优化了制备参数,同时表征了超疏水结构的结构及其耐腐蚀性能.通过接触角和滚动角分析确定最优工艺:电解液组成采用0.05 mol/L硬脂酸、40 mg/L苯三腈,电沉积电压为8 V,电沉积时间取10 h.以最优工艺制备试样...     

电沉积法制备低碳钢超疏水表面及其耐蚀性能

电沉积法制备超疏水表面优势明显,但施加电压较高。采用一步快速电沉积法在低碳钢表面制备超疏水膜,测试了超疏水膜的接触角、形貌,通过动电位极化曲线研究了超疏水膜在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能,优选了超疏水膜的制备工艺。结果表明:超疏水膜最佳制备工艺条件为电解液组成0.20mol/L硬脂酸+0.1%HCl,电沉积电压8V,电沉积时间16h;最优工艺所制备的超疏水膜接触角达到了153°,在3.5%NaCl溶液中的缓蚀效率高达99.1%。     

大面积超疏水铝表面的电化学加工

为解决大面积超疏水表面加工难的问题,提出采用移动式阴极电化学加工技术和氟化处理方法来加工大面积超疏水铝表面,并使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和接触角测量仪对铝表面的形貌、化学成分和疏水性进行了研究.结果表明:采用小面积移动式阴极制备大面积超疏水铝表面是可行的;当采用NaCl电解液时,在较优单位面积去除量不变的情况下,单位面积去除速度对铝表面的疏水性几乎无影响,这有利于实现超疏水表面的高效加工;加工后的铝表面获得超疏水性的关键在于表面存在合适的二元微纳米粗糙结构和低表面能涂层.     

阳极氧化法制备铝基超疏水涂层及其稳定性和耐蚀性的研究

铝由于在潮湿的环境中很容易受到污染和损坏,从而严重影响了其美观性和用途。为了改善铝基材料的耐腐蚀性能,采用电化学阳极氧化法与十四酸修饰相结合的方式在铝基底上制备了超疏水涂层。通过场发射扫描电镜(FESEM)和X射线能量色散光谱(EDS)对涂层表面形貌和化学组成进行了表征。同时利用接触角测量仪、喷砂实验和电化学测试分别对涂层表面的润湿性、机械稳定性以及耐腐蚀性能进行了研究。结果表明:当阳极氧化电压为20V时,所制备的涂层为最佳铝基超疏水涂层,此时涂层的接触角为(155.2±0.5)°,滚动角为(3.5±1.3)°。其对应的腐蚀电流密度较铝基底降低了2个数量级,腐蚀电位从-0.629V正移到-0.570V,呈现出优异的耐腐蚀性能。此外,该涂层还具有良好的机械稳定性。     

铝基体超疏水表面结冰结霜特性研究

采用中性电解液,通过电化学加工技术及氟化处理方法制备出铝基体超疏水表面,接触角达160°,滚动角小于5°,并在其上进行了结冰和结霜研究.在不同实验条件下研究超疏水表面的形貌、霜高随时间的变化,并与相同条件下的普通铝表面、吸水性表面进行了对比.结果表明,该超疏水表面经过50多次结霜、除霜后,仍具有很好的超疏水性能,表现出良好的重复性和耐久性;与普通铝表面相比,铝基体超疏水表面具有明显的抗结冰结霜性能,霜晶先出现在四周边缘处并逐渐蔓延到中间,但抑霜能力随着冷表面温度的降低而减小;与吸水性表面相比,超疏水表面在抗结冰结霜的同时能有效抑制表面质量的增加.     

超疏水锌镍合金镀层的电化学制备

利用电沉积方法在DH36船板钢表面备了微纳米结构的锌镍合金镀层。采用扫描电镜(SEM)、(EDS)和X射线衍射仪(XRD)和研究了电化学沉积时间对镀层形貌、化学成分和晶体结构的影响。利用接触角测试仪,研究了锌镍合金镀层的润湿性能在PFTEOS修饰前后随电沉积时间的变化。其中沉积时间为3 000 s的微纳米分层结构的锌镍合金镀层,其接触角超过160°,表现为超疏水性。电化学极化曲线测试结果显示,所制备的超疏水锌镍合金镀层的耐蚀性相比于DH36船板钢约提高32倍左右。     

不同基底温度下铝基超疏水表面的抗结冰性能实验

本文利用刻蚀方法制备了铝基超疏水表面,在环境温度20℃、相对湿度60%下进行了不同基底温度(-15℃、-20℃、-25℃、-30℃)超疏水表面的静态和动态低温液滴抗结冰性能实验研究。结果表明:超疏水表面在液滴静、动态下均表现出良好抗结冰性能;在静态液滴抗结冰实验中,随着冷表面温度的降低,超疏水表面延缓结冰的时间快速下降,当基底温度为-25℃时,其抗结冰性能发生突变,并随冷表面温度的进一步降低而表现恶化;在动态液滴抗结冰实验中,当冷表面温度为-15℃和-20℃时,低温液滴能快速从低温表面弹离,而当冷表面温度为-25℃和-30℃时,低温液滴不能从超疏水表面弹离,滞留在超疏水表面上,且快速在其上冻结,超疏水表面失去了抗结冰性能。基于相关相变成核理论,分析了其抗结冰的机理。为超疏水表面在冬季空调室外换热器上的应用提供一定参考。     

2A12铝合金基体超疏水表面制备及性能研究

铝合金在使用过程中极易引发基体腐蚀现象,如点蚀、晶间腐蚀等,为保障铝合金在腐蚀环境中的应用,可通过建立超疏水表面改变铝合金表面的润湿性,从而在一定程度上减少腐蚀液与铝合金表面的接触,进而改善耐蚀性。本文通过酸刻蚀和沸水刻蚀两种方法在铝合金表面构筑微纳米结构,并使用低表面能物质硬脂酸进行表面处理得到超疏水表面。采用扫描电子显微镜、接触角测试仪、原子力显微镜分别对铝合金表面形貌、疏水性和粗糙度进行测试,得到两种方法的最佳制备时间,而后通过极化曲线对两种方法制备的铝合金表面耐蚀性能进行对比,进而研究两种刻蚀方法对铝合金耐蚀性的影响。实验结果表明：酸刻蚀时间为15 s时,铝合金表面接触角达到峰值163.9°,呈现超疏水状态,相对于空白样品,表面粗糙度增加了24倍,电化学自腐蚀电位正向移动0.362 8 V;沸水刻蚀时间为1 min时,其表面接触角达到峰值109.6°,比空白样品疏水性强但未呈现超疏水状态,相对于空白样品,经沸水刻蚀的铝合金表面粗糙度增加了4.4倍,电化学自腐蚀电位正向移动0.074 8 V。两种方法处理得到的铝合金表面的耐蚀性与空白铝合金试样相比均有显著提高,而酸刻蚀法的缓蚀效...     

疏水/超疏水船用铝合金表面制备及其耐久性

采用溶胶-凝胶法将SiO2纳米粒子涂覆在抛光和经激光刻蚀的船用铝合金表面,制备疏水/超疏水铝合金表面。利用使试样负载并在砂纸上摩擦滑行的方法测试疏水/超疏水表面的耐久性,结果表明:抛光表面的接触角随SiO2浓度的增高而增大,最大可达150.8°,但表面对水滴具有强黏附力。当摩擦滑行距离达到10m时,接触角小于铝合金表面原始接触角72.3°;激光刻蚀的网格和点阵微结构表面既具有超疏水特性又呈现出低黏附力;且网格表面的接触角更大,最大达155.4°,滚动角更小,最小仅为0.34°。当摩擦滑行距离达到10m时,表面依然疏水,且网格微结构的耐久性更强。     

铝表面三嗪硫醇高分子纳米薄膜的电化学制备

通过电化学的方法,利用一种自设计合成的6-N,N-二烯丙基氨基-1,3,5-三嗪-2,4-硫醇(简称DAN)在金属铝表面制备高分子纳米薄膜。通过反射吸收红外光谱(RA-IR)对此三嗪硫醇的高分子纳米薄膜(PDA)的化学结构进行了确定。同时对于铝表面形成的PDA薄膜进行了接触角、膜厚和膜重测定。测定结果显示:只有在亚硝酸钠作为支持电解质的条件下,在铝的表面形成了三嗪硫醇高分子纳米薄膜;并且形成的三嗪硫醇高分子纳米薄膜的膜厚及重量与电解时间和电位成正比。通过原子力显微镜对不同电解电位条件下形成的薄膜表面形态和表面粗糙程度进行了评价,表明通过恒电位法使用较高的电解电位在铝表面获得了均匀致密的PDA薄膜,为在铝表面制备有机介电薄膜提供了研究基础。     

铝表面亲水防蚀处理方法

综述了铝翅片表面腐蚀机理以及亲水防蚀处理方法,介绍了阳极氧化层法,铬酸盐氧化膜法,两步成膜法和一步成膜法。     

聚酰亚胺基高比表面活性炭及其电化学性能研究

以聚酰亚胺(PI)薄膜边角料为前驱体, 采用CO₂物理活化法制备高比表面活性炭。研究了活化工艺对PI活性炭孔结构性能的影响及其活化机理, 探讨了活性炭孔结构对其电化学性能的影响。结果表明, PI薄膜可以在相对较低的温度下经CO₂活化制备出具有无定型微晶质炭结构、孔隙结构发达的活性炭, 比表面积最高可达2809 m²/g, 总孔容积达1.423 cm³/g; 通过控制CO₂活化工艺, 可实现对PI活性炭的孔道尺度与分布的调控。作为超级电容器电极材料, PI活性炭在100 mA/g条件下, 比电容高达237 F/g, 电容保持率为86%。孔径集中于0.7~2 nm, 并存在适量介孔的活性炭具有极佳的电化学性能。     

铝合金黄色微弧氧化膜的制备及其性能

目前,铝合金微弧氧化膜色泽单一,多为白色,影响了其装饰性和在光学仪器方面的应用.为此,以高锰酸钾为着色剂,通过控制电解液的组成及其浓度,在铝合金表面原位生成了黄色微弧氧化膜.用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析、观察了氧化膜层的相结构和表面形貌.结果表明:陶瓷膜层致密,与基体结合紧密;膜层主要组成相为Al,Al2O3,Mn5O8,Mn3O4,MnWO4;黄色陶瓷膜色泽稳定,较铝合金基体腐蚀电位有所提高.     

电化学合成聚吡咯/二氧化硅复合膜及其防腐性能

采用循环伏安法,在316不锈钢电极表面原位生成聚吡咯-二氧化硅(PPy-SiO2)复合膜。红外光谱分析表明,通过电化学法可以在316不锈钢表面生成PPy-SiO2复合膜。利用扫描电镜考察了PPy与PPy-SiO2膜层形貌,发现相对于PPy膜层,PPy-SiO2膜层有着较为均一的表面状态。分别将316不锈钢、316不锈钢/PPy、316不锈钢/PPy-SiO2浸泡于3.5%(质量分数)Na Cl水溶液中,采用开路电位-时间(OCP-Time)曲线、电化学阻抗谱(EIS)考察了PPy膜层与PPy-SiO2复合膜层对不锈钢的防腐性能,结果表明,浸泡初期,影响膜层防腐性能的主要因素是膜层与不锈钢电极表面的吸附能力,PPy的金属防护效果高于PPy-SiO2;浸泡1 h后,影响膜层防腐性能的主要因素转变为膜层本身抑制水分子渗透的能力,PPy-SiO2的金属防护效果高于PPy。对PPy膜层与PPy-SiO2复合膜层进行了抗阴极剥离实验,结果显示,PPy-SiO2复合膜层具有更高的抗阴极剥离能力。     

矿井水过流表面超疏水涂层的制备及其阻垢机理研究

在矿井水淡化过程中,因其水质的硬度较高,导致设备、管道表面结垢,影响制水的效率,提高制水成本.通过喷涂法在不锈钢316基体表面制备超疏水涂层,开展CaCO3结垢对比试验研究,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析样品表面的结垢物成分,发现无超疏水涂层表面CaCO3的形态为少量菱形晶体与典型的方解石,有超疏水涂层的316不锈钢表面的形态为针状和花状文石,质地松软;并首次通过成核理论,分析超疏水涂层的阻垢机理,确定超疏水涂层的成核功;同时研究温度、流速对CaCO3结垢性能的影响,开展动态、静态对比试验发现,当流速一定时,温度越高CaCO3结垢速率越大,当温度一定时,流速越大CaCO3结垢速率越小.该方法在矿井水过流表面的阻垢、自清洁方面展现出了良好的应用前景.     

超疏水吸油性聚二乙烯基苯的制备及其油水分离性能

在我国,水污染已经严重破坏了自然生态环境并危害人体健康,液态油类物质是其中重要的水体污染源。为解决含油污水处理过程中最重要的油水分离问题,本文采用简单易行的溶剂热法低成本合成了具有微米和纳米级粗糙结构的超疏水吸油性多孔性聚二乙烯基苯有机固体材料并对其油水分离性能进行了研究。由于其内部的亲油基链段与油分子可发生溶剂化作用,多孔性聚二乙烯基苯具有吸油速率快、容量大、再生性好,只吸油不吸水等特点,可很好地吸附脱除水中油类有机物,在油水分离方面具有很好的应用前景。     

铜合金表面溶胶-凝胶涂层抗腐蚀性能的研究

采用溶胶－凝胶技术,以正硅酸乙酯为基本原料,配制二氧化硅溶液－凝胶液,采用浸涂法在牙科用铜合金表面涂层。用SEM、DTA、ICP等方法对二氧化硅溶胶－凝胶涂层的形貌及特性进行了研究与分析。结果表明,该涂层在乳酸腐蚀液中能减少合金离子的释放,提高了铜合金的抗腐蚀性能,铜合金与涂层的结合中强度可达40MPa。     

基于多孔氧化铝腐蚀的表面结构制备及其疏水性能研究

先采用阳极氧化法在铝基板上制备了多孔氧化铝(AAO)膜,并以铝基AAO膜作为前驱物,采用化学腐蚀溶液分别制备出了具有纳米结构、微米结构和微纳复合结构表面的薄膜材料结构。利用扫描电子显微镜、荧光分光光度计和电子能量色散谱仪等测试手段分析了薄膜材料表面结构,并在薄膜表面涂覆低表面能物质氟硅烷薄膜研究这些表面结构的疏水性能。研究结果表明:通过控制化学腐蚀时间可以在铝基AAO膜表面分别获取纳米结构、微纳复合结构和微米结构;与未腐蚀的AAO膜表面相比,三种表面结构都有效提高了疏水薄膜表面的疏水性能;在NaOH溶液腐蚀16 min条件下,表面呈现微纳复合结构,具有超疏水性能,水的接触角达到155°。     

Surface Preparation of Aluminum Nitride for Metallization

Currently, the surface preparation of aluminum nitride (AlN) substrates prior to metallization includes an aqueous cleaning step. Surface reactions that occur in this step cause performance and reliability issues with AlN substrates to be used in microelectronic packaging. There is a lack of published data on the reactivity of AlN substrates with common solvents. This study investigated the effects of different solvents on the surface corrosion of AlN substrates. The variables studied were pH, aqueous vs. organic solutions, prior surface condition, and time (up to 3.6 Ms or 42 days). The solvents tested were hydrochloric acid (HCl) with pH values ranging from 2 to 5, sulfuric acid (H₂SO₄) with pH values ranging from 2 to 5, sodium hydroxide (NaOH) with pH values ranging from 8 to 12, 1 M citric acid, oleic acid, Micro-90, methanol, ethanol, isopropanol, acetone, and deionized water. Three types of surface reaction behavior were observed in this study. The substrates either showed no reaction (HCl pH = 2, methanol, ethanol, isopropanol, acetone, citric acid, and oleic acid), slight corrosion without spalling (Micro-90, HCl pH = 3, H₂SO₄pH = 3), or they were severely corroded and spalled (HCl pH = 5, H₂SO₄pH = 5, all NaOH solutions, and deionized water).