在N80钢基底上制备具有耐蚀性的超疏水表面

作     者：何世军 

作者单位：西北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡军;陈自力

授予年度：2019年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：N80钢 腐蚀 超疏水 水热法 退火处理 

摘      要：N80钢是石油和天然气管道中使用最广泛的钢之一,在HS、CO、O和Cl的协同作用下易发生点蚀和应力腐蚀开裂。超疏水表面能让水分子更难与金属表面相接触,增强其耐蚀性能,在金属防护方面拥有潜在的应用前景。本文以N80钢为基底材料,主要通过水热合成和退火处理在不同条件下制备了三种微纳米结构,经过低表面能物质修饰后得到超疏水表面,并系统的从表面润湿行为、微观结构、化学组成及电化学性能几方面进行了研究。主要研究成果如下:(1)提出了一种采用水热合成的方法在N80钢表面构建了微米级八面体结构的新途径。研究发现在空气或O中退火后可以让表面颗粒化并形成纳米颗粒。通过接触角分析发现在N退火后再在O中退火比单独在N或O下退火表现出更好的疏水性,接触角达到158.3°且滚动角为3.3°,同时表现出良好的耐蚀性能。(2)提出了一种通过两步水热合成方法制备棒状FeO/FeO复合薄膜的新途径。研究发现调整第二步水热合成中NaOH的浓度会引起微观结构的变化,在NaOH浓度小于0.2 M时为片状结构,大于0.2 M时呈棒状结构。通过接触角分析发现当NaOH浓度为0.2 M时,其超疏水表面表现出159.6°的接触角和2.2°的滚动角,同时表现出良好的耐蚀性能。(3)提出了在N80钢表面制备针状FeO/FeO复合薄膜的新途径。研究发现在蛋清燃烧后的气氛中退火能够生成垂直于八面体表面的针状结构,并通过不同时间的退火处理观察其表面结构生成的过程。通过接触角分析发现,当退火时间为2 h时,其接触角达到157.3°且滚动角为8.1°。