Q235碳钢表面SiO2/PDMS超疏水涂层的制备及防腐性能研究

目的 提高Q235碳钢的耐腐蚀性能。方法 在Q235表面先提拉聚二甲基硅氧烷(PDMS),预固化后再次提拉含疏水气相二氧化硅的PDMS分散液,完全固化后在Q235表面构建一个SiO2/PDMS超疏水涂层。通过扫描电镜、激光共聚焦显微镜、能谱、接触角、砂纸磨损、划格试验对涂层的形貌、结构和表面性质进行分析;采用电化学工作站对涂层的耐腐蚀性和耐久性进行评价。结果 SiO2纳米粒子被镶嵌在PDMS中,在Q235表面形成了一种微纳粗糙结构,平均粗糙度为2.2 μm;涂层表面能仅为5.6 mJ/m²,接触角为152.6°;涂层机械稳定性和结合力优异,砂纸磨损15个周期及划格试验30个周期后,仍保持超疏水。电化学研究表明,在Q235表面引入SiO2/PDMS后,阻抗提升了2个数量级,电容降低了6个数量级;腐蚀电位正向移动了0.419 2 V,腐蚀电流密度降低了3个数量级;涂层对Q235的防腐效率高达99.8%,呈现出优异的耐腐蚀性。在腐蚀液中浸泡一周后,SiO2/PDMS涂层仍保持超疏水和优异的耐腐蚀性,表明涂层耐久性良好。结论 以PDMS为疏水层,纳米SiO2为填料构筑粗糙表面,通过条件控制实现防腐底层和超疏水表层间的界面融合,从而引入稳定的SiO2/PDMS超疏水涂层,提高了Q235的耐腐蚀性和耐久性。本研究为在金属表面构筑稳定的超疏水涂层提供了一种方法,有望拓展金属在恶劣环境中的应用。     

TiO2超疏水膜的制备及影响因素

采用溶胶-凝胶法于金属基片上制备了TiO2膜,经表面修饰低表面能物质1H,1H,2H,2H-十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS)后,呈现良好的超疏水性能,通过实验优化确定了最佳实验条件,得到最佳TiO2超疏水表面,其与水的接触角达到173.7°。并研究了聚乙二醇(PEG)含量、TiO2纳米粒子含量和烧结温度和时间对超疏水性能的影响。     

TiO2/氟化含氢硅油超疏水防腐涂层的制备及性能

针对无机TiO2纳米粒子表面能较大且易团聚的问题,利用低表面能物质硬脂酸使TiO2纳米粒子表面有机化,并以十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷和含氢硅油(PMHS)为原料制备氟化含氢硅油,将改性后的TiO2与氟化含氢硅油混合,用溶胶凝胶法在铝基底上形成改性TiO2/氟化含氢硅油复合涂层。涂层的表面形貌和疏水性采用X射线衍射仪、红外光谱、扫描电镜和接触角分析仪等进行表征,防腐性能采用极化曲线和交流阻抗等电化学法进行测定。结果表明:改性TiO2/氟化含氢硅油复合涂层表面结构丰富,其与水的静态接触角为152°,滚动角为7°,说明涂层具备超疏水性能;其腐蚀电位从裸铝片的-926mV正移至-576mV,腐蚀电流密度从裸铝片的4.68×10-5 A/cm2下降至9.07×10-6A/cm2,显示出较好的防腐性能。     

基于棕榈酸改性纳米TiO2超疏水涂层的制备

目前超疏水表面制备方法众多,但其改性机理及疏水机理研究仍不够完善。通过棕榈酸改性纳米 TiO₂制备一种高效超疏水表面并分析其改性和疏水的机理。试验上按不同改性配比制得悬浮液,通过两步喷涂法将悬浮液喷涂到铝基表面制备得到超疏水表面,并采用傅里叶红外光谱仪和扫描电子显微镜进行表征与分析。研究中采用分子动力学模拟方法构建棕榈酸改性纳米 TiO₂模型和润湿模型,使用 COMPASS Ⅱ 力场进行分子动力学模拟,通过体系构型以及均方根位移和径向分布函数的计算结果对改性机理、不同改性配比效果及微观润湿行为进行分析研究。经试验与模拟的验证,不同的改性配比形成不同的微纳结构对表面润湿性有着极大的影响,通过表征测试筛选得到最佳改性配比,成功改性制备得到接触角为 164.4°的超疏水表面。经分析可知,棕榈酸与纳米 TiO₂ 通过氢键吸附发生脱水缩合反应产生酯键,成功将亲水性的纳米 TiO₂ 改性为超疏水性,改性配比制备的表面不仅表面能低,而且形成层次分明的微纳结构使得表面超疏水性能更佳。通过宏观试验与微观分子动力学模拟相结合的方法研究分析得到 PA 改性纳米 TiO₂ 机理、不同改性配比对表面润湿性影响和疏水机理,进一步完善制备超疏水表面的相关机理研究,在超疏水表面制备及研究方面具有参考意义。     

人工神经网络优化碳钢表面TiO2修饰膜制备工艺

在改进常规制备方法的基础上,采用化学镀/溶胶-凝胶复合法在碳钢表面制备TiO2修饰膜.利用人工神经网络优化制备工艺.研究较优条件下制备的TiO2修饰膜在0.5mol/L硫酸溶液中的耐蚀性能.     

溶胶-凝胶法制备超疏水性纳米复合防腐涂层

通过溶胶-凝胶旋涂法在不锈钢基底上制备了具有超疏水性能的介孔碳复合SiO2涂层。通过TEM,SEM及静态接触角、电化学测试技术(Tafel和EIS)等对其结构、疏水性能和耐蚀性等进行表征。结果表明:在不锈钢基底上形成了乳突状形貌,水在涂层表面静态接触角达到163°。该超疏水性SiO2/介孔碳复合涂层具有优良的防腐性能。     

PDMS/Nano-SiO2改性SiO2基复合涂层制备及疏

采用溶胶-凝胶法,制备不同含量PDMS、Nano-SiO2改性的SiO2基有机-无机复合溶胶,涂覆于混凝土基底上。通过红外光谱(IR)、疏水角(CA)、扫面电镜(SEM)等测试研究不同含量的PDMS、Nano-SiO2对复合涂层疏水性能的影响。结果表明,PDMS和TEOS以化学键Si-O-Si的形式相互结合;复合涂层的疏水性能随着PDMS含量的增加而增加,文中疏水角最大提高了23°(PDMS为50%时);加入Nano-SiO2改性涂层的疏水性能只有在Nano-SiO2加入量较高时,才能有较为明显的差别,文中疏水角最大提高了26°(Nano-SiO2为8%时)。     

医用镁合金超疏水PDMS/H-SiO2涂层的制备及耐蚀性研究

目的 在镁合金表面构建超疏水涂层,以降低镁合金材料的降解速率,减少血小板黏附,提高镁合金的血液相容性.方法 采用迈耶棒刮涂聚二甲基硅氧烷和网筛二氧化硅颗粒的方法在镁合金表面制备超疏水复合涂层.采用扫描电子显微镜、红外光谱、能量色散谱仪等测试方法对涂层进行表征;使用接触角测量仪检测涂层的疏水性;通过电化学测试研究涂层耐蚀性;通过体外血小板黏附和疏血性测试评价分析血液相容性.结果 通过刮涂网筛聚二甲基硅氧烷和网筛二氧化硅颗粒制备的涂层在AZ31B镁合金表面呈现均匀且致密的形态.在3.5％(质量分数)的氯化钠溶液中浸泡后,相比于对照组裸AZ31B镁合金和仅涂覆PDMS的镁合金,涂层电阻(2.85×106Ω·cm2)和电荷转移电阻(5.69×106 kΩ·cm2)都为最大值,复合涂层的腐蚀电流密度相比镁合金降低了 5个数量级,腐蚀电压为正值,呈现出优异的耐腐蚀性;复合涂层表面无黏附血小板,血液接触角大于150°,呈现超疏血性.结论 综上所述,通过简单的涂层技术制备了一种超疏水复合涂层,复合涂层覆盖的镁合金展现出优越的耐腐蚀性能和优异的血液相容性,为拓宽镁合金的应用提供了一种新的防腐策略.     

超疏水铝合金表面的制备、耐腐蚀及防污性能

探索用简单、环保的方法制备超疏水铝合金,并赋予铝合金优异的耐腐蚀和防污性能,对拓展铝合金的应用非常重要.本文在无需对铝合金表面进行打磨等预处理的情况下,采用简单、环保的醇水溶液一步浸泡法将烷基长链接枝到粗糙化的铝合金表面,制备得到超疏水铝合金,其表面水接触角达153.6°,滚动角小于5°.运用接触角测量、扫描电镜观察、...     

抽水蓄能机组过流表面超疏水涂层的制备及其阻垢防腐性能研究

目的提升过流表面的阻垢、防腐性能。方法通过电感耦合等离子光谱仪和离子色谱对江西某抽水蓄能电站过流表面垢质组成进行表征,分析垢质形成的主要因素。采用Q235低碳钢片模拟抽水蓄能机组过流表面,并通过在过流表面构筑超疏水表面涂层,来提升其阻垢和防腐性能。采用商品化的Zonyl?TM作为疏水改性剂,通过乳液聚合法制备改性Si O_2微球-含氟聚合物混合涂膜液。通过喷涂法在Q235低碳钢片上制备超疏水表面。通过挂片试验考察超疏涂层的阻垢、防腐性能。结果 Q235低碳钢片超疏水涂层表面水滴接触角达到了151.8°,表面能降低至5.1m N/m,水滴滚动角为7.8°,表现出良好的超疏水性。在挂片试验中,未涂覆超疏水涂层的钢片表面存在严重腐蚀,而涂覆超疏水涂层的钢片表面未见腐蚀现象。涂覆超疏水涂层后,钢片表面的结垢总增重从涂覆前的45 g/m~2降低至5 g/m~2,降低了88.9%。结论通过喷涂法在模拟过流表面经过一次涂覆成功制备了超疏水涂层,有效避免了表面的腐蚀,并显著减缓了表面的结垢。该方法在过流表面的阻垢、防腐方面展现出了良好的应用前景。     

铝基硅酸盐陶瓷涂层耐蚀性能的研究

以正硅酸乙酯为主要原料,用溶胶-凝胶法在纯铝基体上制备出了均匀的硅酸盐陶瓷涂层,通过阳极极化曲线、硝酸腐蚀试验、海水浸泡试验及努氏硬度的测量研究了陶瓷涂层的耐腐蚀性能和耐磨性。结果表明,该涂层能显著提高基体的耐腐蚀性能、硬度及耐磨性能。     

高黏附性超疏水表面的制备及耐腐蚀性

利用电化学沉积技术在碳钢基底上制备了Co-Ni过渡层,再通过双辉等离子表面合金化技术(DGPSA)在过渡层上沉积了Cr涂层,经全氟辛基三氯硅烷(PFTEOS)溶液修饰后,制备出了具有高黏附性的超疏水表面。利用扫描电镜(SEM)、EDS、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、接触角测量仪、电化学测试等方法表征了涂层的形貌、物相组成、润湿性能、粘附性以及耐腐蚀性能,探究了DGPSA技术不同沉积时间对Cr涂层表面形貌和润湿性能的影响。结果表明,在沉积温度为750 ℃,沉积时间30 min 时,制备出了具有微纳米乳突状结构的高黏附性超疏水表面,水滴接触角达到159°,水滴在样品倾斜180°也不发生滚落。电化学测试结果证明制备的超疏水表面具有出色的耐腐蚀性能,对碳钢基底起到了良好的腐蚀防护作用。     

镁合金超疏水磷酸盐化学转化涂层的制备与耐蚀性能

目的 研究超疏水改性处理对磷酸盐化学转化涂层耐蚀性的影响,利用PA和Ce³⁺的螯合作用及低表面能物质的修饰提升涂层的防护性能。方法 将仿生超疏水技术和化学转化技术相结合,对传统的磷酸盐化学转化膜进行后处理改性,在镁合金基体上制备了具有超疏水效应的磷酸盐化学转化膜。通过扫描电子显微镜、红外光谱、接触角测试、电化学测试等方法研究改性后涂层的微观形貌、润湿性和耐蚀性。结果 SEM结果显示,经过后处理改性后,磷酸盐化学转化膜(PCC)表面的缺陷被有效封堵,膜层致密性显著提高。接触角测试结果表明,改性后膜层的静态水接触角高达156.5°,滚动角低至5°,呈现出优异的超疏水性能。电化学测试结果显示,后处理改性后的超疏水膜层的防护性能显著提高;相较于PCC膜层,超疏水膜层的腐蚀电流密度降低了1个数量级,低频阻抗模值则提高了1个数量级,并且经过12 d浸泡后其低频阻抗模值仍然高于10⁴ Ω.cm²。中性盐雾测试结果表明,改性后涂层的耐盐雾性能大幅提升,耐盐雾超过100 h。结论 该涂层展现出了优异的憎水性能和良好的自清洁性能,能够为基体提供高效且持久的腐蚀防护。     

镁合金表面防腐蚀超疏水涂层制备研究进展

镁合金是一种有发展前途的绿色工程金属材料,但其较差的抗腐蚀性能限制了它的大规模应用。对镁合金表面进行超疏水处理,能够极大地提高镁合金的耐腐蚀性能。当超疏水试样浸泡在腐蚀溶液中时,该结构将在腐蚀介质中形成固-气-液界面层,减少镁合金表面与腐蚀介质之间的接触面积,从而降低腐蚀速度。超疏水表面需要满足微纳米结构和低表面能2个必要条件。可以采用二步法或一步法在镁合金表面制备超疏水表面,详细介绍了在镁合金表面构造微纳米结构的方法,包括激光处理、机加工、化学刻蚀、化学镀、电化学沉积、阳极氧化、微弧氧化、水热合成和喷涂等方法。超疏水表面一旦受到机械损伤,微纳米结构无法满足条件,超疏水表面的“气垫效应”消失,腐蚀介质就会直接与微纳米结构接触,因此需要保证构建的微纳米粗糙结构对镁基体具有良好的保护作用并具有自愈功能。通过制备复合涂层,提高下层微纳米结构的自愈合性能,上层涂层的超疏水性与下层涂层的良好物理屏障能力的协同效应可以改善涂层的长久耐腐蚀性能。综述了在镁合金上制备具有良好耐腐蚀性能的复合超疏水表面的方法,并对镁合金超疏水表面防护技术的研究方向进行了展望。     

镁合金材料表面处理技术研究新动态

对镁合金材料近年来在表面微弧氧化、表面超疏水膜层、激光表面改性以及溶胶-凝胶涂层四个方面的研究动态进行了简要综述。镁合金材料采用双极性和混合(单极和双极的组合)电流模式微弧氧化处理的膜层生长速率较快,膜层更致密且硬度更高,膜层的耐磨性和耐腐蚀性能更好。在高浓度苛性碱为主的强碱性溶液中添加适量的添加剂,经短时间(~3 min)微弧氧化处理,即可获得中性盐雾试验达200 h以上的致密耐腐蚀膜层。采用水热法、电化学刻蚀、微弧氧化和电沉积等方法,可在镁合金材料表面形成具有微纳米多级结构的粗糙表面,再用低表面能物质对粗糙表面进行修饰,可在镁合金表面获得超疏水膜层,从而提高镁合金的耐腐蚀性能。镁合金材料激光表面改性处理可改善其表面成分,细化晶粒,使组成相分布更均匀以及提高表层的固溶度极限,从而提高镁合金材料的耐腐性能、摩擦磨损抗力和疲劳强度。溶胶-凝胶有机/无机杂化涂层与镁合金基材良好的附着力,不仅可提高镁合金的耐腐蚀性能,还可以使镁合金具有抗氧化、耐磨损、防水性以及其他性能。     

超疏水表面技术在腐蚀防护领域中的研究进展

提高材料表面疏水性有利于降低其与水分等腐蚀性介质的相互作用,从而增强材料的耐腐蚀性。近年来,超疏水表面由于其非润湿性、自清洁性等特殊表面性质而受到广泛的关注,并且越来越多的研究已经将超疏水表面应用于腐蚀防护领域。材料表面的浸润性主要取决于表面化学性质及表面微观结构,因此提高材料表面的疏水性也往往通过降低材料的表面能、改变表面微观结构这两个方面入手。阐述了超疏水表面的浸润性机理,介绍了不同建立表面微观粗糙结构,增强材料疏水/超疏水性的方法,总结了超疏水表面技术在腐蚀防护领域的最新进展和存在的一些问题,并展望了超疏水防腐表面技术的未来发展方向。     

铜基超疏水表面制备方法的研究进展

铜及其合金因具有良好的热物理性能,在海洋工程、能源、航空航天、电子器件等领域有广泛的应用前景。制备铜基超疏水表面能够提高铜及其合金在各领域的应用性能,降低铜基金属的损耗,减少资源浪费。因此,超疏水表面在铜及其合金表面的制备和应用方面成为了研究热点。首先简单介绍了超疏水表面的相关理论,主要包括Young氏方程、Wenzel模型和Cassie-Baxter模型。其次,基于制备铜基超疏水表面的2个条件(提高材料表面粗糙度以及降低材料表面能),详细综述了铜基超疏水表面制备方法的研究进展,讨论了自组装、刻蚀、电化学沉积、激光复合加工等方法在制备铜基超疏水表面时存在的优势和主要问题,分析了制备方法对铜基超疏水表面应用性能的影响,列举了铜基超疏水表面在自洁、耐腐蚀、油水分离等方面的应用。最后,指出了铜基超疏水表面未来的发展方向,即通过制备具有自修复功能的超疏水表面或通过改变材料表面微纳米结构,提高铜基超疏水表面的耐磨性和稳定性。除此之外,工艺简单、成本低的铜基超疏水表面制备方法仍具有广阔的应用前景。     

紫外/臭氧辅助不锈钢表面聚二甲基硅氧烷自组装膜的形成及其性能研究

目的 在不破坏不锈钢表面的前提下,使用自组装技术提升不锈钢表面的耐腐蚀性能和抗磨损性能。方法 首先采用紫外/臭氧(UV/O3)辅助处理的方法活化316L不锈钢表面,然后利用浸泡法在其表面制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)自组装膜。通过原子力显微镜(AFM)、接触角测量仪、电化学工作站、摩擦磨损试验机等设备分析了UV/O3处理时间对316L不锈钢表面的影响以及自组装时间对316L不锈钢表面耐腐蚀、抗磨损性能的影响。结果 UV/O3处理时间为20 min时,316L不锈钢表面具有良好的亲水性,且此时粗糙度最低。316L不锈钢表面在形成PDMS自组装膜之后缓蚀效率大幅度提升,且缓蚀效率在自组装时间为0.5 h时最佳,达到90.51%。同时,在经过20 min UV/O3辅助处理后的不锈钢上制备的自组装膜相较于未经UV/O3辅助处理得到的自组装膜,覆盖率更大,缓蚀效率更高。进一步的摩擦磨损试验结果表明,经过UV/O3辅助处理后形成PDMS自组装膜的316L不锈钢表面,摩擦因数从0.85降低到0.25。相较于直接自组装的不锈钢表面在140 s后发生磨损,经过UV/O3预处理后再自组装的不锈钢表面在530 s后才发生磨损。结论 UV/O3辅助处理能够在不损伤不锈钢表面的前提下,通过活化不锈钢表面以提高其膜基结合强度,从而提升不锈钢表面自组装成膜的效果。316L不锈钢表面经过UV/O3预处理20 min后在25 ℃下自组装0.5 h,可以成功得到耐腐蚀性能和抗磨损性能良好的PDMS自组装膜,这一方法有效降低了不锈钢在高浓度氯离子环境中的失效风险,同时也提高了不锈钢表面的耐磨性能。     

应用线性极化电阻法现场筛选缓蚀剂

采用美国ROHRBACK COSASCO公司生产的线性极化电阻（LPR）腐蚀速率测定仪在渤海某油气田进行缓蚀剂现场筛选。筛选出缓蚀剂BHH-06缓蚀效果最佳;另外,现场正在注入的缓蚀剂BHH-05注入浓度太低（大约2×10-6）,使得其缓蚀效率不能达到最佳效果,建议在使用BHH-06替代BHH-05之前,将其注入浓度增加至15×10-6～18×10-6。