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第九届海洋材料与腐蚀防护大会暨第三届钢筋混凝土耐久性与...

作者：万闪廖伯凯郭兴蓬广州大学化学化工学院

银纳米线(AgNW)透明导电薄膜是一种新型无铟电极材料,具有良好的导电性、透光度和柔韧性,在柔性光电器件中具有广泛的应用前景。相较于体相银,纳米尺寸效应使AgNW的表面活性显著提高,因此AgNW薄膜电极在产业化应用中面临的重要挑战之一...

银纳米线(AgNW)透明导电薄膜是一种新型无铟电极材料,具有良好的导电性、透光度和柔韧性,在柔性光电器件中具有广泛的应用前景。相较于体相银,纳米尺寸效应使AgNW的表面活性显著提高,因此AgNW薄膜电极在产业化应用中面临的重要挑战之一是其稳定性。Celle等将AgNW薄膜电极放置于含有50 ppm HS的干燥空气环境中,试验20 h后其方阻基本保持不变,但AgNW表面出现了不连续的细小颗粒;经TEM和XPS表征得到,AgNW表面上颗粒成分为AgS。许多研究学者都认为AgNW的大气腐蚀是化学腐蚀,腐蚀产物主要为AgS,由银与HS或羰基硫化物(OCS)等反应产生,且水的存在仅会加速反应进程。我们采用扫描振动电极技术(SVET)研究了AgNW薄膜电极在模拟污染大气薄液膜(0.01 mol/L NaCl+0.01 mol/L N2S,液膜厚度为500μm)下的腐蚀行为,如图1所示。SVET结果显示:浸泡1 h后,自腐蚀状态下AgNW薄膜电极表面出现了明显的阳极区和阴极区。这表明模拟污染大气薄液膜环境中AgNW薄膜电极的腐蚀主要以电化学腐蚀为主,而非化学腐蚀。此外,我们还探究了大气中污染物粒子、温度、湿度、光照、力等因素对银纳米线薄膜电极腐蚀机制和失效行为的影响。

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液膜厚度对固态超滑表面在薄液膜下腐蚀行为的影响

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中国腐蚀与防护学报 2023年第4期43卷 862-870页

作者：任黄威廖伯凯崔琳晶项腾飞安徽工业大学建筑工程学院马鞍山243002 广州大学化学化工学院广州510006 先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室马鞍山243002

利用电沉积法在低碳钢表面上构建了多孔微纳结构并灌注润滑剂制备出一种稳定的固态超滑表面(SSS)。采用电化学测试,扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等手段研究不同液膜厚度(500,250,100和50μm)下SSS腐蚀防护行为及腐蚀后的微观结构变... 详细信息

利用电沉积法在低碳钢表面上构建了多孔微纳结构并灌注润滑剂制备出一种稳定的固态超滑表面(SSS)。采用电化学测试,扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等手段研究不同液膜厚度(500,250,100和50μm)下SSS腐蚀防护行为及腐蚀后的微观结构变化规律。结果表明:在薄液膜腐蚀初期,随着薄液膜厚度的降低,SSS的腐蚀行为呈现较小差异,在100μm厚度时SSS具有最大的阻抗,浸泡1 d后极限扩散电流密度为4.899×10^(-6)A·cm^(-2)(在-1.4 V电位下),拟合后的阻抗值达到1.54×10^(5)Ω·cm^(2);即使浸泡7 d后仍具有6.98×10^(4)Ω·cm^(2)的阻抗值,并难以检测到腐蚀产物的生成,表现出优异的稳定性和耐蚀性。

关键词：固态超滑表面电化学测试薄液膜腐蚀行为润湿性

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功能化碳量子点修饰BNNS纳米填料的制备及其增强水性环氧涂层耐蚀性能的研究

功能化碳量子点修饰BNNS纳米填料的制备及其增强水性环氧涂层耐蚀...

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第二十二届全国缓蚀剂与水处理学术讨论会

作者：陈汇凯万闪廖伯凯郭兴蓬广州大学化学化工学院

目的水性环氧涂层由于挥发性化合物含量低、对金属的附着力强、电气绝缘性能好等特点,在防腐领域得到了广泛的应用。然而,水性环氧涂层在固化过程中会形成微孔和微裂纹,并且其亲水基团或化合物容易受到氧或水分子等腐蚀性介质的渗透,导... 详细信息

目的水性环氧涂层由于挥发性化合物含量低、对金属的附着力强、电气绝缘性能好等特点,在防腐领域得到了广泛的应用。然而,水性环氧涂层在固化过程中会形成微孔和微裂纹,并且其亲水基团或化合物容易受到氧或水分子等腐蚀性介质的渗透,导致涂层长效耐蚀性不佳。二维纳米材料六方氮化硼(h-BN)具有绝缘、非渗透性和高比表面积等优点,被认为是一种比石墨烯更具有潜力的防腐填料。但是h-BN在水性环氧涂层中的相容性和分散性较差,成为制约其广泛应用的关键问题之一。方法本文首次应用功能化碳量子点来改性并剥离氮化硼纳米片(FCDs/BNNS),将其作为纳米复合填料用于水性环氧涂层中以提高其耐腐蚀性能。结果研究结果表明:FCDs可显著提高BNNS在水性环氧涂层中的相容性和分散性,同时FCDs还使复合涂层具备一定的自修复能力。在该复合涂层体系中,BNNS作为物理屏障延长了侵蚀性介质的扩散路径,并填补水性涂层固有的缺陷,从而提高其腐蚀防护性能;此外,FCDs作为插层剂剥离了BNNS,增强其物理屏障效应。同时,FCDs还可以作为高效缓蚀剂,在涂层破损时可扩散并吸附在暴露的铜表面,抑制腐蚀的发展。结论 FCDs/BNNS纳米填料显著增强了水性环氧复合涂层对铜的腐蚀防腐性能。

关键词：二维纳米材料六方氮化硼碳量子点水性环氧涂层

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薄层液膜下96.5Sn3.0Ag0.5Cu合金局部腐蚀行为研究

薄层液膜下96.5Sn3.0Ag0.5Cu合金局部腐蚀行为研究

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第十届全国腐蚀大会

作者：廖伯凯郭兴蓬广州大学化学化工学院

96.5Sn-3.0Ag-0.5Cu（SAC305）锡基无铅钎料合金作为电子元器件中使用最广泛的互连材料,SAC305合金的腐蚀失效行为成为研究电子材料失效的重点。本文通过电化学交流阻抗、动电位扫描及电化学噪声测试,结合原位3D形貌观察、扫描电子显微... 详细信息

96.5Sn-3.0Ag-0.5Cu（SAC305）锡基无铅钎料合金作为电子元器件中使用最广泛的互连材料,SAC305合金的腐蚀失效行为成为研究电子材料失效的重点。本文通过电化学交流阻抗、动电位扫描及电化学噪声测试,结合原位3D形貌观察、扫描电子显微镜观察（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、电子探针X射线显微分析仪（EPMA）等分析手段,对SAC305合金在含氯薄层液膜下的局部腐蚀行为进行研究,探讨了合金元素、薄层液膜厚度及氯离子浓度对局部腐蚀行为的影响。结果表明:（1）SAC305合金在含氯薄层液膜条件下的腐蚀形态为局部腐蚀;（2）合金元素的掺杂所形成的金属间化合物（Ag3Sn和Cu6Sn5）（图1（a））与基体β-Sn相之间存在较大电位差,该电位差诱发微电偶腐蚀的发生,导致β-Sn相优先溶解。同时,两者间形成的晶界促进了氯离子向基体的渗透过程,诱发了合金表面钝化膜的破裂;（3）点蚀电位随着液膜中氯离子浓度增大而负移,表明SAC305合金点蚀发生的可能性随液膜中所含氯离子浓度的增大而提高。其主要由于Cl-与OH-在表面氧化物的吸附位点上竞争吸附,形成溶解度较大的络合物导致局部钝化膜变薄,钝化膜保护作用降低。Cl-通过晶界渗透到金属/膜层界面与锡形成可溶性络合物,络合物的形成导致钝化膜与基底界面处局部体积增大在界面处产生内应力,由此引起局部钝化膜的破裂;（4）在薄层液膜体系中,由于离子在垂直于液膜方向上的扩散过程受阻以及液膜中溶液的体积有限,点蚀区内金属离子容易累积,而金属离子的水解促进了点蚀区内溶液的酸化,H+等腐蚀性离子的横向传质过程导致蚀点的横向发展。同时,随着点蚀的发展,局部腐蚀区域边界形成的环状沉淀层（图1（b））,进一步阻碍了局部腐蚀区域内外离子的传质过程,加剧了局部腐蚀发展。

关键词：钎料合金薄层液膜局部腐蚀

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基于电化学阻抗和电阻传感器对比研究铜的大气腐蚀

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2021年第10期31卷 3024-3038页

作者：万闪廖伯凯董泽华郭兴蓬广州大学化学化工学院广州510006 华中科技大学化学与化工学院湖北省材料化学与服役失效重点实验室武汉430074

开发电化学阻抗和薄膜电阻传感器,用于干湿/高低温循环加速试验和现场暴露试验中铜的大气腐蚀测量。三个月的场外暴露试验结果表明,电阻传感器测量的铜平均腐蚀速率与失重法得到的腐蚀速率基本一致。在干湿循环试验中,电化学阻抗传感器... 详细信息

开发电化学阻抗和薄膜电阻传感器,用于干湿/高低温循环加速试验和现场暴露试验中铜的大气腐蚀测量。三个月的场外暴露试验结果表明,电阻传感器测量的铜平均腐蚀速率与失重法得到的腐蚀速率基本一致。在干湿循环试验中,电化学阻抗传感器可灵敏地反映传感器表面的潮湿/干燥时间。尽管电化学阻抗传感器测得的平均腐蚀速率与电阻传感器测得的腐蚀速率具有相似的趋势,但前者测量结果对环境湿度的依赖性较后者大。当相对湿度低于60%时,通过电化学阻抗法得到的平均腐蚀速率远低于失重法的,这主要归因于低湿度条件下梳齿铜电极之间无法形成连续导电的薄液膜通道,导致电化学阻抗传感器无法检测到电流信号。与电化学方法相比,电阻法更适合大气腐蚀监测,因为无论电阻传感器表面潮湿或者干燥,它都能根据欧姆定律灵敏地监测铜箔的厚度损失。

关键词：大气腐蚀铜电阻探针电化学阻抗原位腐蚀监测

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刺五加提取物作为盐酸溶液中碳钢高效绿色缓蚀剂研究

刺五加提取物作为盐酸溶液中碳钢高效绿色缓蚀剂研究

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第二十二届全国缓蚀剂与水处理学术讨论会

作者：罗志刚万闪廖伯凯郭兴蓬广州大学化学化工学院

为了符合绿色发展的理念,近些年环境友好型植物缓蚀剂开发成为研究热点之一。目的利用植物中"无用"部位提取一些杂环有机物作为缓蚀剂,具有变废为宝、成本低、无毒害、可再生等显著优点。方法本工作采用索氏提取法,从刺五加叶片中制得... 详细信息

为了符合绿色发展的理念,近些年环境友好型植物缓蚀剂开发成为研究热点之一。目的利用植物中"无用"部位提取一些杂环有机物作为缓蚀剂,具有变废为宝、成本低、无毒害、可再生等显著优点。方法本工作采用索氏提取法,从刺五加叶片中制得刺五加提取物作为碳钢酸性溶液中的高效缓蚀剂,采用FTIR对刺五加的组成进行分析,系统探究了缓蚀剂浓度、温度、浸泡时间等因素对碳钢的缓释效果。结果在添加最佳浓度150mg/L时,缓蚀效率可达97%。随着浸泡时间达到144 h,最佳浓度的缓释效率仍可保持89%以上。结论结合动力学试验结果表明刺五加提取物缓蚀剂在碳钢表面的吸附过程符合Langmuir吸附。通过SEM、EDS和XPS技术对腐蚀产物的成分和微观结构进行分析,结果表明刺五加提取物缓蚀剂在Q235碳钢表面吸附形成致密疏水性保护膜,有效的抑制侵蚀性离子对金属的腐蚀。

关键词：缓蚀剂碳钢腐蚀

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几种绿色缓蚀剂的制备及其作用机制研究

几种绿色缓蚀剂的制备及其作用机制研究

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2021第八届海洋材料与腐蚀防护大会暨2021第二届钢...

作者：万闪廖伯凯郭兴蓬广州大学化学化工学院华中科技大学化学与化工学院材料化学与服役失效湖北省重点实验室

缓蚀剂技术是金属腐蚀防护领域的一种重要方法。虽然传统缓蚀剂的开发与应用在一定程度上降低了由金属腐蚀带来的直接损失,但其引发的环境污染问题也不容小觑。为了响应国家"可持续发展战略"的号召,绿色缓蚀剂的开发与应用已成为未来研...

缓蚀剂技术是金属腐蚀防护领域的一种重要方法。虽然传统缓蚀剂的开发与应用在一定程度上降低了由金属腐蚀带来的直接损失,但其引发的环境污染问题也不容小觑。为了响应国家"可持续发展战略"的号召,绿色缓蚀剂的开发与应用已成为未来研究的热点。本文聚焦天然资源提取型缓蚀剂和生物原料合成型缓蚀剂的制备,主要包括两种植物型提取物和两种分别以柠檬酸和葡萄糖为碳源合成的功能化碳点,并详细地探究了其在金属表面的作用机制。

关键词：

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纳米缓蚀剂的制备及其在水性环氧涂层中的应用

纳米缓蚀剂的制备及其在水性环氧涂层中的应用

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2021第八届海洋材料与腐蚀防护大会暨2021第二届钢...

作者：廖伯凯万闪郭兴蓬广州大学化学化工学院华中科技大学化学与化工学院材料化学与服役失效湖北省重点实验室

海洋工程结构材料在服役期间受到多相多场及腐蚀因子的耦合作用极易发生腐蚀失效,海洋腐蚀的损失约占总腐蚀损失的三分之一,涂层保护法是防止此类材料海洋腐蚀最常用的一种方法。近些年,环保部等六部委联合印发《"十三五"挥发性有机污... 详细信息

海洋工程结构材料在服役期间受到多相多场及腐蚀因子的耦合作用极易发生腐蚀失效,海洋腐蚀的损失约占总腐蚀损失的三分之一,涂层保护法是防止此类材料海洋腐蚀最常用的一种方法。近些年,环保部等六部委联合印发《"十三五"挥发性有机污染物工作方案》,大力号召绿色水性涂料替代有害挥发溶剂型涂料,"油转水"日渐成为发展趋势。然而,水性涂料中的"水"可能诱发金属发生腐蚀,并且在固化过程中常出现裂纹或起泡等现象,导致水性涂料的长期耐蚀性较差。如何设计并开发具有长效耐蚀性的功能化水性涂层具有重要理论意义和工业需求。二维纳米材料六方氮化硼(h-BN)因绝缘性能和非渗透性能俱佳,且具有高比表面积而被视作可取代石墨烯的纳米填料,依靠其物理阻隔作用可增强水性涂层的防腐能力。然而,当涂层发生破损时,水和腐蚀性介质的渗入会导致基体发生腐蚀及其与涂层之间的粘附力下降,最终涂层将会失去防护性能。近年来,"主动-被动防护"的概念在涂层领域受到了广泛地关注,它提倡将物理阻隔作用(被动防护)与刺激响应-抑制作用(主动防护)相结合,协同提升涂层的耐蚀能力。本工作成功制备功能化沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-7)和碳量子点等纳米缓蚀剂作为填料,辅助剥离h-BN纳米片的同时,当涂层破损时局部酸化加速纳米缓蚀剂粒子的释放来抑制金属基底的腐蚀,从而实现‘主动’防护功能。所制备的具有"主动-被动防护"双功能的纳米缓蚀剂填料,成功增强水性环氧复合涂料的长效耐蚀性。

关键词：水性环氧涂层六方氮化硼纳米缓蚀剂长效耐蚀性

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基于电化学阻抗和电阻传感传感器对比研究铜的大气腐蚀(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2021年

作者：万闪廖伯凯董泽华郭兴蓬广州大学化学化工学院华中科技大学化学与化工学院湖北省材料化学与服役失效重点实验室

开发电化学阻抗和薄膜电阻传感器，用于干湿/高低温循环加速试验和现场暴露试验中铜的大气腐蚀测量。三个月的场外暴露试验结果表明，电阻传感器测量的铜平均腐蚀速率与失重法得到的腐蚀速率基本一致。在干湿循环试验中，电化学阻抗传... 详细信息

开发电化学阻抗和薄膜电阻传感器，用于干湿/高低温循环加速试验和现场暴露试验中铜的大气腐蚀测量。三个月的场外暴露试验结果表明，电阻传感器测量的铜平均腐蚀速率与失重法得到的腐蚀速率基本一致。在干湿循环试验中，电化学阻抗传感器可灵敏地反映传感器表面的潮湿/干燥时间。尽管电化学阻抗传感器测得的平均腐蚀速率与电阻传感器测得的腐蚀速率具有相似的趋势，但前者测量结果对环境湿度的依赖性较后者大。当相对湿度低于60%时，通过电化学阻抗法得到的平均腐蚀速率远低于失重法，主要归因于低湿度条件下梳齿铜电极之间无法形成连续导电的薄液膜通道，导致电化学阻抗传感器无法检测到电流信号。相比电化学方法，电阻法更适合于大气腐蚀监测。因为电阻传感器无论表面潮湿与否，它都能根据欧姆定律灵敏地监测到铜箔的厚度损失。

关键词：大气腐蚀铜电阻探针电化学阻抗原位腐蚀监测

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低温固化纳米银层在氯化钠液滴下的电化学迁移行为研究

低温固化纳米银层在氯化钠液滴下的电化学迁移行为研究

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2020第七届海洋材料与腐蚀防护大会暨2020第一届钢...

作者：汪鸿廖伯凯郭兴蓬广州大学化学化工学院华中科技大学化学与化工学院材料化学与服役失效湖北省重点实验室

伴随电子元器件、逻辑电路和功率型芯片的微型化和柔性化,银浆电连接材料由于固化温度低、导电性好和大面积制造,避免了传统钎料合金在焊接过程中产生的残余应力导致的刚性和脆性形变引起芯片开裂失效的风险,是目前被认为最有可能取代... 详细信息

伴随电子元器件、逻辑电路和功率型芯片的微型化和柔性化,银浆电连接材料由于固化温度低、导电性好和大面积制造,避免了传统钎料合金在焊接过程中产生的残余应力导致的刚性和脆性形变引起芯片开裂失效的风险,是目前被认为最有可能取代传统钎料合金的电连接材料。然而,电子器件在温湿度较高的服役环境中,基材表面容易形成微液滴,在通电工作时,相邻微间距元器件之间的强电场强度极易诱发电连接材料发生电化学迁移行为。电化学迁移将导致枝晶的生成,导电枝晶的生长降低相邻电子元器件的表面绝缘电阻,甚至当其桥接时将导致短路现象的发生,给电子器件带来巨大的损害。本文选用液滴实验法,研究氯化钠液滴环境中低温固化银浆的电化学迁移失效行为;结合原位数字显微镜监测、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对枝晶的微观结构和产物成分进行分析,建立低温固化银浆电化学迁移模型;阐明氯离子浓度、电场强度对电化学迁移速率对的影响规律;探讨十六烷基三甲基铵盐对其电化学迁移行为的抑制机制。结果表明:Ⅰ、氯化钠液滴条件下,低温固化银层电化学迁移后,主要形成密集树枝状结构的枝晶;Ⅱ、枝晶生长速率随着外加偏压的增大而提高;在较低浓度氯化钠条件下液滴电导率的提高促进枝晶的生长,中等浓度氯化钠条件下沉淀物的形成抑制了枝晶的形成,高浓度氯化钠条件下气泡扰动引起液滴流动而导致断路现象的发生;Ⅲ、十六烷基三甲基铵盐能有效抑制低温固化银层的电化学迁移行为,且抑制效率随其浓度的增大而提高,当加入10mM CTAC时,3000 s电化学迁移测试后仍没有枝晶生成。此外,枝晶结构由密集树枝状结构向疏松树枝状结构转变。

关键词：低温固化纳米银浆电化学迁移枝晶

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