汽车内腔防腐涂层的加速老化性能评价

针对汽车内腔实际服役环境的特点,采用湿热试验、盐雾试验和电化学交流阻抗技术对涂层进行评价并建立老化动力学方程。在加速老化试验下,涂层湿热试验600 h内、盐雾试验达360 h内涂层完好。内腔涂层在3.5%（质量分数）NaCl溶液中25℃下失效老化可以分为老化初期,中期及后期3个阶段;老化初期（第0～2个周期）抗腐蚀性能完好,低频电化学阻抗|Z|_{0.01 Hz}为10⁹Ω·cm²量级以上;中期（第4～6个周期）,|Z|_{0.01 Hz}为10⁵～10⁸Ω·cm²量级,内部微孔增大增多,抗腐蚀性能明显衰减;后期（第8个周期）,表面出现局部鼓包,|Z|_{0.01 Hz}为10⁵Ω·cm²量级及以下,涂层失效。据此建立老化动力学方程,可对内腔防腐涂层的服役寿命和防护性能进行预测和评估。     

汽车内腔防腐涂层的加速老化性能评价

针对汽车内腔实际服役环境的特点,采用湿热试验、盐雾试验和电化学交流阻抗技术对涂层进行评价并建立老化动力学方程。在加速老化试验下,涂层湿热试验600 h内、盐雾试验达360 h内涂层完好。内腔涂层在3.5%（质量分数）NaCl溶液中25℃下失效老化可以分为老化初期,中期及后期3个阶段;老化初期（第0～2个周期）抗腐蚀性能完好,低频电化学阻抗|Z|_{0.01 Hz}为10⁹Ω·cm²量级以上;中期（第4～6个周期）,|Z|_{0.01 Hz}为10⁵～10⁸Ω·cm²量级,内部微孔增大增多,抗腐蚀性能明显衰减;后期（第8个周期）,表面出现局部鼓包,|Z|_{0.01 Hz}为10⁵Ω·cm²量级及以下,涂层失效。据此建立老化动力学方程,可对内腔防腐涂层的服役寿命和防护性能进行预测和评估。     

漆酚钛涂层在模拟高温、高CO2环境中的防护性能研究

为提升碳钢在高温、含CO₂环境盐水介质中的耐蚀性,采用钛酸四丁酯在丙二醇甲醚醋酸酯的增容条件下与漆酚交联形成漆酚钛涂料,并涂覆于碳钢基材表面制备高耐温涂层。通过热重分析明确了漆酚钛涂层的耐温性能;利用高温、高压且含CO₂介质浸泡试验,通过形貌与傅里叶变换红外光谱分析评价了涂层在模拟盐水中对碳钢的防护性能;使用电化学阻抗谱（EIS）评价了浸泡前后涂层在腐蚀介质中的阻抗变化。结果表明：漆酚钛涂层的热分解温度高达275.19℃;在140℃与155℃的模拟盐水溶液（CO₂分压2 MPa）中浸泡30 d后,涂层的低频阻抗值分别达到10¹¹ Ω·cm²与10¹⁰ Ω·cm²数量级;涂层的价键特征未发生改变,表面形貌完整且与基材结合紧密,表现出优异的耐高温防护性能。     

含磷石墨烯的制备及复合涂层的耐蚀性能

以植酸(PhA)为原料,采用热解法制备含磷石墨烯(PhA-G),并以硅树脂(SiR)为成膜物制备含磷石墨烯/硅树脂(PhA-G/SiR)复合防腐蚀涂层。通过拉曼光谱和XPS分析含磷石墨烯的结构,通过SEM、TEM和AFM观察含磷石墨烯的形貌,通过接触角、吸水率、电化学阻抗谱、极化曲线和盐雾实验等研究复合涂层的耐蚀性能。结果表明：相比于纯SiR涂层和氧化石墨烯/硅树脂(GO/SiR)复合涂层,PhA-G/SiR复合涂层对金属的保护作用更好;当含磷石墨烯添加量为3%(质量分数)时,PhA-G/SiR复合涂层表现出较好的疏水性和优异的防腐蚀性能,其接触角为103.5°,吸水率为3.72%;腐蚀电流密度为3.53×10^-10 A/cm²,电化学阻抗值达到3.82×10⁷ Ω·cm²,耐盐雾达到960 h。     

304不锈钢表面纳米铝改性有机硅涂层的高温氧化和电化学行为

研究了纳米铝改性有机硅高温涂层的固化、抗650℃高温氧化性能和耐3.5% NaCl水溶液电化学腐蚀性能。当聚氨酯:有机硅的质量分数达到1:3或更高时,有机硅涂料可以在24 h内完成常温固化。制备出的纳米铝改性有机硅高温涂层表面致密,没有微观裂纹等缺陷。纳米铝改性的有机硅涂层显著提高了304不锈钢抗氧化性能,经1028 h氧化实验,基体几乎没有发生氧化,涂层没有出现开裂和剥落。纳米铝改性的有机硅涂层还显著提高了氧化后的304不锈钢耐氯化钠水溶液腐蚀性能,无涂层的304不锈钢氧化后形成的氧化膜低频阻抗仅3.2 Ω·cm²,而涂装涂层的不锈钢的低频阻抗约为1.1×10⁵ Ω·cm²。     

笼形聚倍半硅氧烷-六方氮化硼-苯胺三聚体共掺杂的改性环氧树脂防腐涂层

为了改善环氧树脂(EP)涂层防腐性能,采用笼形聚倍半硅氧烷(POSS)修饰的六方氮化硼(h-BN)和苯胺三聚体(AT)作为填料加入环氧固化体系中进行共掺杂,研究两种POSS分子、两种添加方式以及不同添加量对复合涂层的性能影响。首先通过高温剥离六方氮化硼得到羟基化氮化硼(OH-BN),而后采用硅烷偶联剂KH-560对其表面进行乙氧基功能化修饰,再分别将氨丙基七异丁基POSS(APS)和八氨苯基POSS(OAPPS)与之接枝,经反应合成出两种新型的POSS杂化氮化硼功能助剂APS-BN和OAPPS-BN;进一步将它们和AT通过π-π相互作用共混,以不同的添加比例分散到环氧树脂中制备有机无机杂化的环氧复合防腐涂层材料,最后表征涂层的交流阻抗谱、塔菲尔曲线、盐雾试验、接触角、热性能和力学性能等。结果表明,与纯环氧涂层相比,掺杂0.5wt%OAPPS-BN-AT的环氧复合涂层性能提升幅度最大,阻抗值为1.27×10¹¹Ω·cm²;腐蚀电位提高了0.35 V,达到-0.052 V;耐盐雾性能也有明显提高,30天未出现点蚀和起泡。此外,基于POSS杂化氮化...     

硝酸铈微胶囊对铝合金表面涂层防护性能的影响

将铝合金的缓蚀剂硝酸铈作为囊芯,将脲醛树脂作为囊壁,采用反向乳液聚合的方法合成硝酸铈微胶囊。采用扫描电镜、光学显微镜、红外光谱、热重分析仪对微胶囊进行表征。将合成的微胶囊加入环氧树脂中在铝合金表面制备涂层,并利用电化学阻抗对完好及带划痕的涂层的防护性能进行研究。结果表明:利用反向乳液聚合法可成功合成包覆硝酸铈的微胶囊;添加硝酸铈微胶囊的完好涂层在浸泡1 700 h后的阻抗值在1.5×10~8Ω·cm~2,而环氧清漆及添加硝酸铈涂层的阻抗值均低于10~8Ω·cm~2;带划痕涂层在浸泡288小时后,添加硝酸铈微胶囊的阻抗值为1.9×10~7Ω·cm~2,而环氧清漆及添加硝酸铈涂层的阻抗值分别在1.1×10~7Ω·cm~2、8.6×10~6Ω·cm~2,因此加入硝酸铈微胶囊的涂层比直接加入硝酸铈的涂层及环氧清漆涂层有更优的防腐性能。     

氧化石墨烯包裹聚甲基丙烯酸缩水甘油酯微球用于增强水性环氧树脂的防腐性能

以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)自由基聚合反应合成聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)；利用生物基原料赖氨酸(Ly)作为桥梁，将氧化石墨烯(GO)与PGMA连接，合成表面包裹氧化石墨烯的PGMA微球PLGO，用于制备水性环氧复合涂料。产物结构经红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射和扫描电镜分析，结果表明，GO成功包裹PGMA微球；采用电化学、盐雾试验对水性环氧涂层的防腐性能进行分析，结果表明，当添加质量分数0.3%的PLGO时，水性环氧防腐涂层具有最优异的耐腐蚀性，缓蚀效率可达到86.46%，与纯EP相比，腐蚀电流密度从2478.75 nA/cm²降至335.46 nA/cm²，腐蚀电压从-0.88 V升高至-0.53 V，低频阻抗值提高约4个数量级。     

Al2O3/TiO2复配改性环氧树脂的绝缘特性

为了满足高压直流输电体系对绝缘子性能的特殊要求,使用三氧化二铝(Al₂O₃)和二氧化钛(TiO₂)复配掺杂的方法改性环氧树脂基底,对复合物表面结构以及绝缘特性进行了分析。绝缘性能测试结果表明,相比于Al₂O₃或者TiO₂单独掺杂,共掺杂可以更显著降低复合物表面电阻率并且增加电气强度。将2种纳米材料的质量调到合适比例时,纳米粉体/树脂基底界面上会形成一定的导电通道,载流子可以沿着通道被传导出去,从而改善表面电阻率。而适当量Al₂O₃的引入可以进一步改善材料的电气强度。优化后复合物的表面电阻率为8.62×10¹³Ω,电气强度可达到29.01 kV/mm,共掺杂的协同效应对于树脂绝缘性能的提升十分有意义。     

316L不锈钢双极板磁控溅射不同厚度石墨涂层的耐蚀性和导电性

为了提高316L不锈钢双极板的耐蚀性和导电性,使用磁控溅射的方法,通过控制石墨靶材的溅射时间,在316L不锈钢表面沉积了不同厚度的石墨涂层,比较不同厚度石墨涂层的性能,以确定最佳厚度的石墨涂层。使用扫描电子显微镜（SEM）观察了双极板腐蚀后的微观表面形貌;模拟了质子交换膜燃料电池（PEMFC）双极板的工作环境,使用电化学测试方法测试了5种涂层的耐蚀性;通过X射线光电子能谱（XPS）分析了4种石墨涂层的C键结合特性;比较了几种涂层的界面接触电阻（ICR）;测量了涂层的表面接触角来评估涂层的亲疏水性。结果表明：所有的涂层均能提高316L不锈钢的耐腐蚀性和导电性;其中以C-3石墨涂层最佳,恒电位极化下的腐蚀电流密度稳定在2.26×10^-7 A/cm²;界面接触电阻（ICR）在5.6 mΩ·cm²;C-3和C-4有着较高的sp²杂化原子比例,得到了最佳厚度的石墨涂层,大概在400 nm。     

Mg-xAl-Zn(x=3,6,9)合金腐蚀行为比较研究

对不同Al含量的AZ系列镁合金(AZ31、AZ61和AZ91)在3.5%NaCl溶液中的腐蚀性能进行了比较研究,以便找到合适的耐腐蚀材料。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其显微结构进行了表征。在3.5%NaCl溶液中,采用极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和浸泡实验对其耐腐蚀性进行了测试。结果表明,AZ系列镁合金的腐蚀行为先是点蚀,后扩展为面蚀。AZ61的极化电阻(R_P)高达288.88Ω·cm²,腐蚀电流密度低为0.0026 mA/cm²,平均腐蚀速率为2.86×10^-4 g/(h·cm²),AZ61具有更优的耐蚀性能。随着Al含量提高,镁合金的耐蚀性能先升高再降低,耐蚀性能的升高归因于β-Mg₁₇Al₁₂相的粗化和连续性。     

激光熔覆功率对FeCrNiCoMoBSi高熵合金涂层电化学腐蚀性能的影响

探讨了FeCrNiCoMoBSi高熵合金(HEA)激光熔覆涂层的微观结构以及激光功率对涂层物相和电化学腐蚀性能的影响。研究结果显示,HEA涂层由底部的柱状晶带、顶部的等轴晶带以及中间混晶带(由柱状晶和等轴晶混合组成)构成。采用3 000W功率制备的HEA涂层表现出最低的自腐蚀电流密度(0.425μA/cm²)、最高的自腐蚀电位(-0.16852V)以及最大的极化阻抗(69 616Ω),其阻抗模值■为1 143Ω·cm²,分别是1 800,2 500和4 500 W功率激光熔覆涂层的8.65倍、4.91倍和7.14倍,且其最大相位角为76.23°,均高于其它三种涂层。综合评估显示,采用3 000 W功率制备的HEA涂层具有出色的电化学腐蚀性能。这是由于其单一的FCC晶体结构、抗腐蚀的铁镍合金相和单质铬相、良好的晶体结晶度、细化的晶粒尺寸以及卓越的钝化效应,使其电化学腐蚀性能显著优于其他功率制备的涂层。     

环氧黑陶瓷涂层在塔河油田的耐蚀性能研究

随着油田开采年限的延长以及服役环境的复杂化,内涂层的适用性遭受挑战。模拟环氧黑陶瓷涂层在塔河油田的服役工况条件,利用高温高压釜模拟工况环境,研究了涂层在气、油、水3相中的耐蚀性,并利用电化学交流阻抗技术对涂层在H₂S主导、H₂S/CO₂共存和CO₂主导等6种模拟工况条件下的电化学特征进行了分析。研究表明,环氧黑陶瓷涂层具有较好的耐工况腐蚀特征,其交流阻抗值高于10⁷Ω·cm²。现场应用发现涂层与基体结合良好,具有较好的抗阴极剥离性能。同时还对其失效机制进行了初步探讨,对其在现场工况条件下的服役寿命进行了初步预测。涂装缺陷成为了水及各种离子扩散的快速通道,在涂层与基体界面处发生电化学腐蚀,导致界面的局部压力增大而使涂层发生起泡、开裂。采用拟合曲线的二次多项式预测环氧黑陶瓷涂层寿命为517 d。     

聚苯胺微乳液的连续化合成及在水性聚氨酯涂料中的应用

基于连续流反应器,采用微乳液聚合的方式合成了十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂的聚苯胺(PANI-DBSA),所制得的PANI-DBSA微乳液不经过后处理可直接与非离子水性聚氨酯(WPU)涂料以一定比例共混制备涂层。使用傅里叶变换红外光谱仪、紫外可见光分光光度计、扫描电镜、X射线衍射仪等对所制备的聚苯胺进行了结构表征,使用四探针电导率测试仪、体积表面电阻率测试仪等对所制备的聚苯胺与共混涂料进行电导率与电阻率测试。结果表明,通过连续流微反应器制备的PANI-DBSA具有良好的导电性,将其直接用于非离子水性聚氨酯涂层的改性,能够实现10⁷～10¹¹ Ω共5个数量级之间的表面电阻率调控,且当w(PANI-DBSA/WPU)=10%时,共混涂层具有最低的表面电阻率,为4.83×10⁷ Ω。     

石墨烯/环氧树脂复合涂层的γ射线辐照损伤及其腐蚀防护性能

用硅烷偶联剂对石墨烯表面进行修饰, 制备石墨烯/环氧树脂复合涂层。通过交流阻抗(EIS)和塔菲尔极化曲线(Tafel slope)等电化学方法分析复合涂层经伽马射线辐照后的腐蚀防护性能。采用电子自旋共振(ESR)和傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)等测试复合涂层的γ射线辐照损伤, 探索了石墨烯在环氧树脂中抗辐照损伤的作用机理。Tafel结果显示复合涂层经280 kGy辐照后, 腐蚀电流为6.140×10^-9 A/cm², 而纯环氧树脂涂层的腐蚀电流则为1.340×10^-8 A/cm², 说明石墨烯可以使复合涂层保持较好的腐蚀防护性能。ESR分析表明, 复合涂层中的石墨烯可以降低环氧树脂基体在γ射线辐照过程中产生的过氧自由基, 表明石墨烯可有效吸收辐照过程中的自由基。辐照前后复合涂层的FT-IR图谱没有发生明显变化, 说明石墨烯有效降低了伽马射线对环氧树脂的结构损伤。因此, 可以认为石墨烯能够减缓环氧树脂在高能辐照环境中的老化, 从而延长其使用寿命。     

石墨烯水分散液:增强水性环氧涂料的耐蚀性

高性能石墨烯增强环氧(G/EP)复合涂层制备的主要挑战是G纳米片在水性EP基体中的均匀分散,通过石墨烯量子点(GQDs)非共价键功能化成功地制备出了具有良好分散能力的G纳米片。该石墨烯(G)纳米片可用作水性EP涂层的屏蔽增强剂,并能显著改善水性EP涂层的防腐性能。在3.5%NaCl水溶液中浸泡96 h后,纯EP涂层的阻抗从10~6Ω·cm~2急剧下降10~5Ω·cm~2,而G/EP涂层的阻抗模量仅从10~7Ω·cm~2下降到10~6Ω·cm~2,其阻抗约提高到了近两个数量级。另外,极化曲线测试表明,G/EP涂层的防腐效率从纯EP涂层的92.3%提升至99.1%。     

CeO_2/环氧树脂复合材料制备及其耐电化学腐蚀行为研究

CeO2填充环氧树脂,并用偶联剂KH560对CeO2进行表面改性,通过溶液混合法制备CeO2/环氧树脂复合材料。分别通过拉曼光谱仪、紫外漫反射光谱仪、场发射扫描电子显微镜和电化学工作站对CeO2/环氧树脂复合材料的微观结构和电化学防腐性能进行测试。结果表明,表面改性的CeO2在环氧树脂基体中具有更好的分散性;所制备的改性后CeO2/环氧树脂复合涂层对镀锌板附着力达到1级;与水接触角达到82.5°;电化学防腐性能测试中其浸泡30 min阻抗值在109Ω·cm2以上,浸泡7 d阻抗值基本保持在107Ω·cm2左右,高于未改性的CeO2制备的复合材料和普通环氧树脂材料。改性后CeO2/环氧树脂复合材料的附着力、疏水性和化学防腐性能明显优于未改性的CeO2制备的复合材料和普通环氧树脂材料。     

轨道交通隧道内预埋槽道的耐腐蚀性能研究

为了深入了解预埋槽道不同防腐蚀涂层体系的耐腐蚀性能差异,收集了某批地铁项目的 4组槽道样品。借助2 400 h中性盐雾试验结果并通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、金相显微镜、电化学阻抗谱(EIS)、耐砂浆性试验等对试验的预埋槽道的耐腐蚀性能进行了分析与表征。结果表明:4组防腐蚀样品都含有热镀/锌层,中性盐雾试验后1号样品(锌层+中间层+有机涂层)和2号样品(锌层+有机涂层)表面无明显变化,3号样品(锌层+有机涂层)锚杆连接处和端部出现严重鼓泡但无红锈,4号样品(单一热镀锌层)表面被红锈覆盖;SEM/EDS结果表明存在有机涂层的防腐蚀体系腐蚀过程主要由氧扩散效应控制,含锌铝的中间层防腐蚀效果明显,腐蚀产物主要是锌和铝的氧化物。2 400 h中性盐雾试验的电化学阻抗谱的测试结果表明:1号样品低频阻抗值降低到105Ω·cm2,有机涂层基本失效,2号样品低频阻抗值降低到106Ω·cm2,有机涂层仍有效,3号样品低频阻抗值降低到104Ω·cm2,有机涂层基本失效,4号样品防腐蚀性能效果有限;耐砂浆性试验结果表明:1,2,3号(存在有机涂层)样品表面无明显变化,4号(仅单一热镀锌层)样品表面有轻微腐蚀现象。预埋槽道防腐蚀体系的防腐蚀材料及制备工艺是决定耐腐蚀性能强弱的关键因素。     

水性纳米ZrO_2/环氧聚硅氧烷杂化防腐涂层的制备与性能

采用水性纳米ZrO_2溶胶与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为原料,通过溶胶-凝胶方法,制备了水性有机无机杂化防腐涂层。实验研究了ZrO_2/GPTMS摩尔比对涂层耐盐雾性能及电化学性能的影响。实验结果表明,涂层的耐腐蚀性能随着摩尔比的增加呈现先增强后下降的趋势,其中1∶5涂层的耐腐蚀性能最强,耐盐雾时间达到1 500h,是未涂覆涂层样板耐盐雾时间的20倍左右,电化学交流阻抗为107Ω·cm2,腐蚀电流密度为5.84×10-10 A/cm2。从1∶5涂层的SEM照片发现,涂层中纳米ZrO_2粒子分散均匀,无团聚现象。另外,TG分析表明,涂层的热稳定性能随着摩尔比的增大而增加。     

表面荷负电的聚醚砜微滤复合膜初探

在供作基膜的聚醚砜微滤膜表面涂覆一交联荷负电聚合物薄层,得到表面荷负电的聚醚砜微滤复合膜,对该膜形态、接触角、表面流动电位和抗活性污泥污染等性质进行了测评.结果表明,该表面荷负电的聚醚砜微滤复合膜较之其基膜,膜的亲水性、表面荷负电性和抗活性污泥污染性质均有明显的改善和提高.孔径约0.1μm的表面荷负电的聚醚砜复合微滤膜和基膜过滤活性污泥浓度为6 000～10 000 mg/L的污水,滤饼层阻力R_c分别为0.19×10¹¹m^-1和3.13×10¹¹m^-1,膜孔阻力R_p分别为1.36×10¹¹m^-1和4.24×10¹¹m^-1.该荷负电的聚醚砜复合材料可作为应用于膜生物反应器的抗污染膜材料使用.