层状双金属氢氧化物防腐蚀涂层材料的研究进展

层状双金属氢氧化物(LDHs)作为一种重要的无机纳米容器型材料,具有离子交换性、结构可调控、热稳定性良好等优势,近年来已发展成为防腐蚀涂层领域的研究热点。本文系统总结了近年来该领域的相关研究成果,阐述了LDHs材料的防腐蚀机理和影响LDHs防腐蚀性能的因素,总结了几类主流LDHs防腐蚀涂层的研究进展,分析了其在应用过程中存在的问题并提出具有可行性的解决途径。同时,重点对LDHs防腐蚀涂层在多功能化和复合化方面的相关进展进行了总结和展望。     

层状双金属氢氧化物在金属腐蚀防护领域的研究进展

层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides,LDHs)是一种具有双金属氢氧化物层状结构的无机材料。LDHs因具有层间阴离子可交换这一特性,可以起到负载缓蚀剂、捕获腐蚀性离子等作用,在金属腐蚀防护领域拥有巨大的应用潜力。总结了LDHs粉体与LDHs薄膜常见的制备方法,包括制备粉体的共沉淀法、水热合成法、离子交换法、焙烧还原法、尿素合成法,以及制备薄膜的胶体沉积法、溶剂蒸发法、旋转涂抹法、剥层组装法、原位生长法,并对不同制备方法的优缺点进行了对比分析。对LDHs的层间阴离子交换机理、物理阻隔机理以及协同防腐蚀机理进行了阐述与分析。在防腐蚀机理基础上,根据LDHs的不同存在形态,将LDHs在金属腐蚀防护领域中的主要应用途径概括为三类:一是以粉体形式掺入防腐蚀涂层作为添加剂或者缓蚀剂的载体;二是直接在金属基体表面通过化学转化原位生长LDHs薄膜并负载缓蚀剂或者进行化学改性;三是对阳极氧化膜进行封孔处理。最后对LDHs在金属腐蚀防护领域的应用和发展趋势进行了展望。     

层状双金属氢氧化物对镁合金的保护作用及自愈性能研究进展

层状双金属氢氧化物(LDH)对腐蚀介质具有优异的阻隔性能和离子交换性能,在金属腐蚀与防护领域有着良好的应用前景。本文综述了缓蚀剂插层LDH在镁合金腐蚀防护方面的研究与应用进展,介绍了新型LDH的制备以及自愈性能评价技术,最后展望了未来的研究方向。     

层状双金属氢氧化物耐蚀材料的研究进展

层状双金属氢氧化物(LDHs)因其结构和组成的可调性、阴离子交换性等优异的物化性能,被作为腐蚀抑制剂的载体广泛应用于金属材料的防腐蚀领域。归纳总结了目前LDHs最普遍的制备方法,包括共沉淀法、水热合成法、原位生长法、旋转涂膜法以及焙烧还原法等及其优缺点。同时从LDHs材料的耐蚀机制出发,阐述了LDHs薄膜与LDHs作为填料对金属基底保护的层间阴离子交换机制,以及掺杂稀土离子、羧酸盐抑制剂、石墨烯及其衍生物、环氧富锌涂层等与LDHs的复合协同增强耐蚀机制。通过表面预处理以及化学改性制备疏水性表面可以增强耐蚀性能,分析了LDHs材料在制备与工作过程中存在的问题:LDHs制备技术不够完善,LDHs薄膜与金属基底的结合力弱,LDHs薄膜的机械性能较差,LDHs与有机聚合物难以均匀混溶等。最后展望了LDHs材料在耐蚀领域的发展方向。     

投料顺序对镁合金表面层状双金属氢氧化物涂层性能的影响

为了考察不同投料顺序对镁合金表面层状双金属氢氧化物(LDHs)涂层性能的影响,并得到一种具有较好耐腐蚀能力的镁合金防腐蚀涂层,通过水热合成法采用不同投料顺序在镁合金表面原位沉积LDHs涂层。使用SEM、XRD、EIS、Tafel曲线和直接浸泡的方法,分别对LDHs涂层的表面形貌、结构和耐腐蚀性能进行评估。结果发现,采用不同的投料顺序得到了不同表面形貌、相似结构和不同耐腐蚀能力的LDHs涂层。所有LDHs涂层的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度和阻抗模量相对于基底都分别发生了明显的正移、下降和增加,电位正移值约为0.7 V,自腐蚀电流密度降低值达到3~4个数量级,阻抗模量增加约4个数量级。以上结果表明通过控制投料顺序可以得到具有不同表面形貌的LDHs涂层。采用向硝酸铝中添加硝酸镁后调节溶液p H,再加入碳酸钠的投料顺序,得到LDHs涂层在NaCl溶液中的耐腐蚀能力最好。     

石英晶体微天平在金属腐蚀研究中的应用

简要介绍了石英晶体微天平(Quartz Crystal Microb alance，简称QCM)技术的基本原理，综述了QCM 在金属大气腐蚀、阳极溶解、钝化、局部腐 蚀以及缓蚀剂缓蚀行为和机理研究等方面的应用及其进展，讨论了QCM用于金属腐蚀研究的 优点和局限性.     

石墨烯在金属防护中的应用与展望

石墨烯(类)材料作为明星材料,是诸多应用领域的研究热点。主要从两个方面综述了石墨烯材料在金属腐蚀防护中的应用研究现状,简要概述了单纯的石墨烯薄膜用于金属防护的发展历程,并对该防护手段的弊端进行了分析与讨论,得出石墨烯薄膜不适合直接覆于金属表面用于防腐蚀的结论。详细介绍了石墨烯复合防护涂层的制备方法与性能,针对将石墨烯类材料作为填料改性防护涂层的研究现状,概括了该防护手段的缺点与改进策略,即通过在氧化石墨烯表面进行分子(硅烷偶联剂、聚合物单体等)修饰和表面覆盖纳米粒子(纳米Si O2、Al2O3、Ti O2颗粒等),达到增强石墨烯材料与防护涂层之间的相容性的目的。在此基础上,提出了"主动防护"的概念,构想出一种以石墨烯材料为基础的新型缓蚀剂纳米存储器,同时提出石墨烯材料的深层防护机制仍亟待解决。最后,立足于整个石墨烯行业,从工业化应用的角度出发,对石墨烯防护技术进行了展望。     

氧化石墨烯-镍铝/层状双金属氢氧化物-碳纤维复合材料的制备及其电吸附去除水中2,6-二氯苯酚

在化学镀镍废水溶液中,通过一种有效回收镍的方法,制备了以硝酸根为层间阴离子的氧化石墨烯-镍铝/层状双金属氢氧化物-碳纤维(GO-NiAl/LDHs-CFs)复合材料。采用傅立叶红外光谱仪、场发射扫描电子显微镜和X-射线衍射仪对制备的GO-NiAl/LDHs-CFs的表面形貌及结构进行了表征。将其用于电吸附处理水中2,6-二氯苯酚,考察了2,6-二氯苯酚初始浓度、电位、温度及时间等因素对电吸附效果的影响。结果显示:在0.1mol/L Na2SO4溶液中,1.0mmol/L初始浓度,0.2V电位,25℃,4h吸附时间,2,6-二氯苯酚的饱和吸附量为392.46mg/g。动力学和热力学研究表明,电吸附过程符合伪二阶动力学模型和Langmuir吸附模型,是自发的放热过程。     

超疏水表面在金属防护中应用的研究进展

超疏水表面由于具有独特的微纳米粗糙结构和低表面能性质,能形成空气垫物理屏障层,减小材料表面与水或其他腐蚀介质之间的接触面积,因此被广泛应用于金属的腐蚀防护。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。然后,归纳总结了三种制备超疏水表面的有效途径:在低表面能物质上构建微纳米级粗糙结构;先构建出具有微纳米级的粗糙结构,再对表面进行低表面能修饰;一步法完成低表面能修饰和微纳米级粗糙结构的构建。在此基础上,详细地综述了常见的超疏水表面(薄膜或涂层)在金属防护中的应用。进一步介绍了通过在超疏水体系中引入缓蚀剂的方式,构建具有主动防护功能的超疏水表面,并介绍了此种超疏水表面在金属防护中的应用。最后指出了目前的超疏水表面在制备工艺以及耐久性等方面存在的问题,并对其在金属防护领域的应用前景和发展方向作出了展望。     

椭圆偏振测量术在金属腐蚀与防护领域的应用

椭圆偏振测量术是一种高度灵敏的、非破坏性的原位表征技术,是金属腐蚀与防护研究的一种重要工具.本文基于对椭圆偏振测量原理的简介,结合椭圆偏振仪和数据解析技术的最新进展,综述了椭圆偏振测量术在金属腐蚀与防护领域的应用现状并讨论了椭圆偏振测量术的发展趋势.     

纳米TiO2涂层的制备及其在金属腐蚀防护中的应用

介绍比较了在金属表面上制备纳米TiO2涂层的物理、化学方法及各种制备方法,并对纳米TiO2复合涂层用于金属防腐蚀的作用和制备方法及纳米TiO2涂层应用前景进行了阐述。     

超疏水化合物在金属腐蚀与防护领域的应用进展

近年来,随着现代工业不断发展,金属材料的应用日趋广泛,同时金属材料的腐蚀问题也受到大家的广泛关注.超疏水化合物因其优良的化学特性而被应用于金属腐蚀防护领域.介绍了超疏水化合物在金属基底进行防护的原理,综述了近年来常用于制备超疏水表面的方法,如通过氟化物、硬脂酸类化合物、长链的烷基或者是硅烷基等疏水性物质对低表面能的化合...     

Ti60合金表面电弧离子镀Ti-Al-Cr(Si,Y)防护涂层的热腐蚀行为

采用电弧离子镀技术在Ti60合金表面制备了Ti-48%Al-12%Cr(0.2%Si,0.1%Y,原子分数)防护涂层.利用XRD,SEM和EDS研究了Ti60合金及Ti-Al-Cr(Si,Y)涂层在Na_2SO_4和75%Na_2SO_4+25%K_2SO_4(质量分数)中800及850℃下的热腐蚀行为.结果表明,Ti60合金基体在800和850℃的硫酸盐中发生了严重的腐蚀,腐蚀产物发生了明显剥落.涂层样品在800和850℃的硫酸盐腐蚀介质中,表面形成了保护性的氧化膜,可以有效地保护Ti60合金免受腐蚀破坏.Ti60合金及涂层样品在75%Na_2SO_4+25%K_2SO_4混合硫酸盐中的腐蚀比在纯K_2SO_4中剧烈.Si和Y元素的加入使得Ti-Al-Cr-Si和Ti-Al-Cr-Si-Y涂层在硫酸盐中抗热腐蚀性能优于Ti-Al-Cr涂层.     

铜-钨(钼)薄膜制备及应用的研究进展

介绍了近年来铜-钨（钼）薄膜涂层的制备方法,包括溅射沉积法、离子束辅助沉积法、离子束混合法、电子束蒸发法。重点介绍了溅射法中的磁控溅射法和离子束溅射沉积法,分析了薄膜的结构特征及其在固体润滑剂、电子设备、表面修饰材料等领域的应用,并展望了未来的研究方向和应用前景,指出制备散热材料是未来铜-钨（钼）薄膜研究的主流方向。     

纯镁在1.0%NaCl中性溶液中的腐蚀与电化学行为(英文)

研究纯镁在1.0%NaCl中性溶液中的腐蚀行为及其相应的电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线,探讨不同时间段EIS的分形维数。结果表明,腐蚀过程及相应的EIS发展可分为3个阶段。初始阶段,EIS由2个重叠的容抗弧组成,相应的极化电阻及电荷转移电阻随着时间的延长而快速增加,而腐蚀速率则降低。而后,EIS图谱上出现2个容易辨认的容抗弧,电荷转移电阻及腐蚀速率基本保持稳定。长时间浸泡后,EIS图谱中低频部分出现感抗成分,电荷转移电阻降低,而腐蚀速率增加。EIS分形维数与材料表面形貌直接相关,将是分析腐蚀形貌极有用的工具。     

腐蚀产物中Zn5(OH)8Cl2对纯Zn腐蚀行为的影响

目的 探究纯Zn腐蚀产物中碱式氯化锌(Zn5(OH)8Cl2,ZHC)对其腐蚀防护性能的影响以及腐蚀防护机理。方法 通过原位生长法在纯Zn表面制备一层ZHC膜。通过X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS),分析了样品的物相组成和微观形貌。通过电化学阻抗谱(EIS)和动电位极化曲线(Tafel),评估了ZHC膜对纯Zn腐蚀防护性能的影响。结果 纯Zn表面先形成了一层致密细小的ZHC纳米片,铺满整个纯Zn表面后,在第一层ZHC上形成第二层较大尺寸的ZHC纳米片。预制备的ZHC膜可以使纯Zn的腐蚀电流密度从78.23 μA/cm²降低到2.08 μA/cm²,腐蚀电位从‒1.050 V(vs. SCE)提升到‒0.998 V(vs. SCE),并且随着ZHC制备时间的增加,阴极斜率(βc)逐渐增大,这表明ZHC可以有效阻碍电荷转移,抑制阴极的氧还原,减缓纯Zn的腐蚀速率,对Zn基体的腐蚀起到防护作用。在浸泡腐蚀过程中,ZHC可以抑制HZ的生成,减少絮状腐蚀产物的生成。在短期浸泡过程中,纯Zn的阻抗值随着预制备ZHC的增加而逐渐增大,这是因为生成的腐蚀产物填补ZHC纳米片的空隙,使腐蚀产物膜致密,ZHC膜对Zn基体能起到较好的防护作用。在长期浸泡过程中,ZHC/Zn的阻抗值下降,这是因为ZHC膜破裂,提供了新的腐蚀通道,导致ZHC膜对纯Zn的防护作用下降。结论 ZHC膜可以减缓纯Zn的腐蚀速率。对比纯Zn和ZHC/Zn在浸泡过程中的腐蚀行为可知,在短期浸泡过程中,随着预制备ZHC的增加,对纯Zn的防护性能逐渐提高;在长期浸泡腐蚀过程中,ZHC膜对纯Zn腐蚀的防护作用逐渐下降。     

二次回归再时效对Al-Zn-Mg-Cu组织、强度及剥蚀性能的影响(英文)

采用硬度、拉伸和剥落腐蚀测试手段,结合透射电镜和扫描电镜观察以及能谱分析,研究二次回归再时效对组织、力学和剥蚀性能的影响。二次回归再时效处理保持了类似一次回归再时效处理的晶内析出相,得到比T76过时效更粗大且离散的晶界析出相。与T76相比,二次回归再时效处理的晶界析出相具有更高的铜含量和更低的锌含量。因此,二次回归再时效处理保持了一次回归再时效处理的强度,同时得到了比T76过时效处理更高的剥蚀抗力。     

O,O'-二(2-苯乙基)二硫代磷酸二乙铵在HCl溶液中对Q235钢的缓蚀性研究

合成了一种新型缓蚀剂O,O'-二(2-苯乙基)二硫代磷酸二乙铵(EPP),并用元素分析和红外光谱对其进行了表征。采用静态失重法、极化曲线法和电化学阻抗法研究了EPP在HCl溶液中对Q235钢的缓蚀性能,探讨了其在Q235钢表面的吸附行为,考察了HCl浓度、腐蚀体系温度等因素对其缓蚀率的影响。结果表明:EPP是一种高效的混合型缓蚀剂,其缓蚀率随缓蚀剂浓度增加而增大,随腐蚀系统温度升高而缓慢减小。在30℃,1.0 mol·L-1的HCl溶液中,EPP浓度为60 mg·L-1时,其缓蚀率高达98.48%。EPP在Q235钢表面的吸附符合Langmuir吸附等温式,属于自发进行的化学吸附。量子化学计算结果表明,EPP通过配位键和反馈键与金属Fe形成了多中心、稳定的化学吸附。     

Ni(HCO_3)_2的制备及其在安息香乙醚合成中的催化应用(英文)

应用尿素热解法合成晶相单一、结晶度较好的Ni(HCO3)2多孔材料,借助多种表征手段对其物化性能进行表征。N2吸附-脱附结果表明Ni(HCO3)2多孔材料有99.03 m3/g的比表面积、7.8 nm左右的孔径;扫描电镜(SEM)和粒度分布结果说明Ni(HCO3)2微球的粒径均匀;热重分析结果表明500°C是热解Ni(HCO3)2制备NiO的适宜温度;CO2-TPD和NH3-TPD结果表明Ni(HCO3)2具有明显的酸碱双功能活性中心;透射电镜(TEM)结果表明Ni(HCO3)2颗粒是由六边形纳米片聚集而成的,且颗粒具有孔隙结构。将Ni(HCO3)2催化剂应用于苯甲醛与乙醇一步法合成安息香乙醚反应中,Ni(HCO3)2显示出优异的催化活性,反应平衡转化率高达57.5%,安息香乙醚的选择性近100%。     

熔渣规则溶液模型的发展及其在冶金物理化学中应用的综述(二)

系统介绍了熔渣规则溶液模型在冶金物理化学领域的应用，如计算硫、磷、氧、锰在渣-钢间的平衡分配比，组元活度，炉渣中Fe3+/Fe2+平衡比率及氢氧容量。