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氧化石墨烯-形状记忆环氧树脂/全氟癸基三甲氧基硅烷-聚二甲基硅氧烷@SiO_(2)超疏水涂层的光热自修复与耐蚀性

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复合材料学报 2023年第6期40卷 3405-3416页

作者：赵亚梅曹婷婷张鹏远霍梦丹张兴龙西安工程大学环境与化学工程学院西安710060

针对物理损伤修复时间较长、修复率较低及极端条件下不锈钢易被腐蚀等实际问题,本文以具有光热效应的自修复涂层氧化石墨烯-形状记忆环氧树脂(GO-SMEP)为底层,以多级粗糙微纳米结构的超疏水涂层全氟癸基三甲氧基硅烷-聚二甲基硅氧烷@二... 详细信息

针对物理损伤修复时间较长、修复率较低及极端条件下不锈钢易被腐蚀等实际问题,本文以具有光热效应的自修复涂层氧化石墨烯-形状记忆环氧树脂(GO-SMEP)为底层,以多级粗糙微纳米结构的超疏水涂层全氟癸基三甲氧基硅烷-聚二甲基硅氧烷@二氧化硅(PFDT-PDMS@SiO_(2))为表层,基于双层设计获得了一种快速修复物理损伤的光热自修复超疏水涂层GO-SMEP/PFDT-PDMS@SiO_(2)(GO-SMEP/PPS),并对该涂层的制备优化及其润湿性、光热效应、耐蚀性、自修复等性能进行研究。结果表明,当PDMS∶μ-SiO_(2)∶n-SiO_(2)质量比=1.5∶1∶1,PFDT含量为30wt%时,GO-SMEP/PPS涂层在304不锈钢基底上的超疏水性最佳,并表现出明显的镜面现象及对液滴高度排斥。GO-SMEP/PPS涂层的光热效应随着光热转化剂GO含量的增加而增强,GO含量为0.5wt%的GO-SMEP/PPS涂层经3周期的近红外光循环辐射,其光热效应保持稳定。将GO-SMEP/PPS受损涂层置于808 nm近红外光下,经3 min短时间的辐射,其物理划痕由40μm修复至1μm左右,基于修复前后涂层的低频阻抗模量(|Z|0.01 Hz)进一步计算其修复率高达97.5%。交流阻抗谱(EIS)分析表明,GO-SMEP/PPS(0.5wt%GO)涂层的耐蚀性由GO-SMEP底层和PPS表层共同决定,其容抗弧半径大,低频阻抗模量|Z|0.01 Hz高达3.2×105Ω·cm^(2),对腐蚀性介质的阻隔性强,表现出良好的耐蚀性。在304不锈钢基底上涂覆该涂层后,所测点蚀电位(E_(b)=0.263 V)和维钝电流密度(I_(p)=4.80×10^(−8) A/cm^(2))表明对不锈钢防腐效果良好。

关键词：超疏水光热转化自修复功能化耐蚀性不锈钢防腐

阴极气体O_(2)对石墨烯/聚苯胺/不锈钢双极板耐蚀性的影响

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表面技术 2023年第5期52卷 163-174页

作者：李宛静周婉秋辛士刚苏桂田康艳红孙秋菊沈阳师范大学化学化工学院沈阳110034

目的提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板的耐腐蚀性能。方法采用循环伏安法(CV)在316L不锈钢(SS)基材上制备还原氧化石墨烯(rGO)/聚苯胺(PANI)层-层复合双极板。用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)进行形貌观察,用红外光谱(FTIR)和拉... 详细信息

目的提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)双极板的耐腐蚀性能。方法采用循环伏安法(CV)在316L不锈钢(SS)基材上制备还原氧化石墨烯(rGO)/聚苯胺(PANI)层-层复合双极板。用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)进行形貌观察,用红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)确定官能团结构,用紫外可见光谱(UV-vis)确定分子共轭状态,用X射线光电子能谱(XPS)确定化学成分和键合状态。在模拟PEMFC阴极工作环境下研究rGO/PANI/316L SS层-层复合双极板的耐腐蚀性能,向体系中通入氧气(O_(2)),测量开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线评价双极板的抗腐蚀性能。结果在离子液体1-乙基-3-甲基咪唑硫酸甲酯中,通过电聚合能够获得厚度为53μm的PANI膜层,在pH=4的0.03 mol/L K_(2)SO_(4)溶液中还原氧化石墨烯(GO),在PANI上获得厚度为10μm的rGO膜层。PANI呈中间氧化态,sp2杂化的r GO和PANI之间的相互作用使得共轭效应增强。连续致密的rGO覆盖在多孔的PANI上提高了双极板的耐蚀性。氧气对r GO/PANI/316L SS的耐蚀性有显著影响,不同氧含量条件下,腐蚀电流密度按照N2> O_(2)(DO)> O_(2)依次降低。结论氧气有助于在膜/基界面形成保护性的钝化膜,提升了rGO/PANI/316L SS双极板的耐蚀性。

关键词：石墨烯聚苯胺不锈钢双极板 O_(2) 离子液体耐蚀性

镁合金微弧氧化膜在三种饱和盐溶液中的耐蚀性研究

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材料导报 2023年第7期37卷 178-187页

作者：安凌云常成功康迪菘王钊孟雷超彭建洪青海民族大学物理与电子信息工程学院青海省纳米材料与技术重点实验室西宁810007 中国科学院青海盐湖研究所中国科学院盐湖资源综合高效重点实验室西宁810008 青海省盐湖资源化学重点实验室西宁810008

在硅酸盐体系中,在AZ31B镁合金上制备微弧氧化膜。通过TT260数字式涡流测厚仪测量膜层厚度,利用SEM、EDS、XRD和XPS检测膜层微观形貌、成分、物相组成和元素化学结合状态。应用循环伏安曲线、动电位极化曲线和电化学阻抗谱评价膜层在硫... 详细信息

在硅酸盐体系中,在AZ31B镁合金上制备微弧氧化膜。通过TT260数字式涡流测厚仪测量膜层厚度,利用SEM、EDS、XRD和XPS检测膜层微观形貌、成分、物相组成和元素化学结合状态。应用循环伏安曲线、动电位极化曲线和电化学阻抗谱评价膜层在硫酸钠、氯化钠和碳酸氢钠三种饱和盐溶液中的耐蚀性能。结果表明,镁合金微弧氧化膜在不同饱和盐溶液中耐蚀性和腐蚀行为不同。在硫酸钠腐蚀介质中,SO_(4)^(2-)不与膜层物质反应,且其半径较大,穿透能力较弱,故膜层循环伏安曲线所围成的环面积最小,比氯化钠中的和碳酸氢钠中的分别小了二个和四个数量级,腐蚀电流密度为氯化钠中的41.6%,比碳酸氢钠中的低了四个数量级,且其阻抗模值也较高,呈现最佳的耐蚀性能。在氯化钠溶液中,由于Cl^(-)活性高、半径小、穿透力强,膜层耐蚀性较差,显现较强的点腐蚀特征。在碳酸氢钠介质中,因HCO_(3)^(-)和膜层物质反应,以及膜层的多孔特性,导致膜层耐蚀性最差。随浸泡时间延长,膜层在硫酸钠和氯化钠溶液中,耐蚀性呈现先增加后降低的趋势,而在碳酸氢钠中,先降低后波动。

关键词：镁合金微弧氧化微观结构饱和硫酸钠溶液饱和氯化钠溶液饱和碳酸氢钠溶液耐蚀性

阳极反应气氛氢气对聚苯胺/不锈钢耐蚀性的影响

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表面技术 2022年第2期51卷 295-305页

作者：杨佳宇周婉秋刘晓安辛士刚康艳红孙秋菊沈阳师范大学化学化工学院沈阳110034

目的为了提高双极板在质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作环境下的耐蚀性。方法在1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([EMIM][DEP])离子液体中,在316 L不锈钢(SS)基体上电聚合聚苯胺(PANI)膜。用红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能... 详细信息

目的为了提高双极板在质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作环境下的耐蚀性。方法在1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐([EMIM][DEP])离子液体中,在316 L不锈钢(SS)基体上电聚合聚苯胺(PANI)膜。用红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)进行微观结构表征。通入氢气(H2)模拟阳极反应气氛,控制电位为−0.1 V(vs.SCE),模拟阳极工作电位,采用开路电位(OCP)、电化学阻抗谱(EIS)和极化曲线研究H_(2)对PANI/316 L SS双极板腐蚀性能的影响。结果FTIR显示有苯环、醌环、P==O和—COOH伸缩振动,Raman显示有掺杂态半醌自由基C—N+·伸缩振动,XPS表明PANI膜含有C、N、O和P等元素。极化曲线腐蚀电流密度按照H_(2)>N_(2)>O_(2)(DO)依次增大,EIS容抗弧半径按照H_(2)耐蚀性有显著影响,H2使PANI膜发生还原,—N+==与—N+H—的和与总N原子含量的比值(N+/N值)下降1.4%,导致PANI分子链中的“对阴离子”发生脱掺杂,PANI/316 L SS体系耐蚀性下降。

关键词：聚苯胺不锈钢双极板离子液体循环伏安氢气耐蚀性

锌铝镁镀层不同表面处理体系成分分析及耐蚀性研究

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表面技术 2023年第9期52卷 253-264页

作者：邵蓉黎敏刘永壮曹建平李学涛首钢集团有限公司技术研究院北京100041 绿色可循环钢铁流程北京市重点实验室北京100043

目的分析锌铝镁镀层不同表面处理体系的成分,考察表面处理膜层的耐蚀性,明晰不同表面处理方式的防腐机制。方法通过白光干涉仪和扫描电镜(SEM)对3种表面处理方式下锌铝镁钢板不同表面微观形貌进行观察,通过辉光光谱(GDS)、X射线衍射(XRD... 详细信息

目的分析锌铝镁镀层不同表面处理体系的成分,考察表面处理膜层的耐蚀性,明晰不同表面处理方式的防腐机制。方法通过白光干涉仪和扫描电镜(SEM)对3种表面处理方式下锌铝镁钢板不同表面微观形貌进行观察,通过辉光光谱(GDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及傅里叶变换红外反射吸收光谱(FTIR)对表面处理膜膜层厚度及成分结构等进行表征,并结合家电板实际使用条件,考察不同钝化膜层的耐蚀性。结果涂油样品表面存在约10 nm厚、以烃类基础油和钙盐缓蚀剂等成分为主的油膜。三价铬钝化膜为厚度约50 nm,以Cr_(2)O_(3)、Cr(OH)_(3)及ZnO为主的致密不溶性氧化物膜层,无铬钝化膜为厚度约3μm、以氨基硅烷-树脂为主成膜物质的有机钝化膜。XPS及FTIR结果表明,硅烷-树脂在钢板表面发生了交联反应,形成了三维立体网状结构,同时钝化膜与镀层Zn之间形成了强化学键作用。电化学试验结果表明,三价铬钝化以及无铬钝化样品具有更小的自腐蚀电流密度及更大的电化学阻抗。在中性盐雾环境中,三价铬钝化膜具有更好的平面耐蚀性。无铬钝化膜具有更优异的划叉耐蚀性。结论三价铬钝化处理以及无铬钝化处理锌铝镁板的腐蚀倾向均小于涂油处理锌铝镁板的,相关研究可为锌铝镁镀层材料在家电板市场的推广应用提供理论支撑。

关键词：无铬钝化三价铬钝化锌铝镁耐蚀性

钐盐含量对AZ31B镁合金表面铁氰化物转化膜耐蚀性的影响

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表面技术 2022年第12期51卷 188-196,207页

作者：马琳梦邹忠利刘坤北方民族大学材料科学与工程学院银川750021

目的改善AZ31B镁合金表面单一铁氰化钾转化膜附着力以及提高单一膜层的耐腐蚀性能。方法选用钐盐对镁合金单一膜层进行处理,着重探讨不同钐盐含量对膜层的影响。利用两步法进行化学浸渍成膜,并且利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、... 详细信息

目的改善AZ31B镁合金表面单一铁氰化钾转化膜附着力以及提高单一膜层的耐腐蚀性能。方法选用钐盐对镁合金单一膜层进行处理,着重探讨不同钐盐含量对膜层的影响。利用两步法进行化学浸渍成膜,并且利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对复合膜层表面形貌和组成成分进行表征。采用动电位极化曲线和电化学交流阻抗对复合膜层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为进行探究。结果经过钐盐处理的镁合金铁氰化钾转化膜表面生成了新的膜层,该复合膜层主要成分为SmFe(CN)6和Sm(OH)3。其不仅具有比单一膜层更优异的耐蚀性能以及膜层与基体的结合力也有所提高,而且形成的复合膜层也较稳定,可以对基体起到更好的保护作用。另外,钐盐含量为5 g/L时处理的膜层最为致密平整,自腐蚀电流密度最低,为2.129×10^(‒9) A/cm^(2),电荷转移电阻和膜层电阻最大,分别为8.164×10^(4)Ω·cm^(2)和1.293×10^(7)Ω·cm^(2),耐蚀性能最好。结论使用钐盐对镁合金表面铁氰化钾膜层进行改性,可以进一步提高单一膜层的耐蚀性,并且最佳钐盐含量为5 g/L。

关键词：钐盐含量铁氰化钾复合膜层电化学交流阻抗耐蚀性

准原位腐蚀研究Sc含量对Al-Zn-Mg合金微观组织及耐蚀性的影响

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Journal of Central South University 2023年第12期30卷 3964-3974页

作者：李明高孙梅玉孟令晗郭晓斌 CRRC Industrial Academy Institute Co. LtdBeijing 100036China School of Materials Science and Engineering Central South UniversityChangsha 410083China

本文研究了添加Sc对Al-Zn-Mg合金耐蚀性的影响。在Al-Zn-Mg合金中添加Sc可以更有效地阻碍热处理过程中的再结晶,增强其力学性能。添加Sc的合金在晶界析出中表现出显著的不连续性。此外,在Sc含量为0.29 wt.%的合金中,η相在晶界上的分布... 详细信息

本文研究了添加Sc对Al-Zn-Mg合金耐蚀性的影响。在Al-Zn-Mg合金中添加Sc可以更有效地阻碍热处理过程中的再结晶,增强其力学性能。添加Sc的合金在晶界析出中表现出显著的不连续性。此外,在Sc含量为0.29 wt.%的合金中,η相在晶界上的分布间距最大,避免了细小连续的η相为腐蚀提供通道,从而增强晶间腐蚀抗性。剥落腐蚀试验和微观结构再结晶分析表明,添加Sc对再结晶有抑制作用,从而提高了耐腐蚀性。准原位腐蚀试验结果表明,Sc含量为0.29 wt.%的Al-Zn-Mg合金的未腐蚀织构呈先快速减少后迅速增多的趋势,由此提出了在Al-Zn-Mg合金腐蚀初期,添加Sc对改善其表面织构和提高其耐蚀性具有重要作用的结论。

关键词： Al-Zn-Mg合金耐蚀性剥落腐蚀微观结构织构分析

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稳定超疏水镍基涂层的制备及其耐蚀性

表面技术 2023年第12期52卷 379-389页

作者：宋政伟黄志凤谢治辉丁莉峰张胜健徐克瑾张学元太原工业学院太原030008 西华师范大学化学合成与污染控制四川省重点实验室四川南充637002 GAMRY公司美国宾夕法尼亚州18974

目的在金属表面制备稳定的超疏水镍基涂层,以提升金属的耐蚀性。方法通过电沉积方法先后在金属表面获得具有微纳结构的多孔镀镍层和聚硅氧烷层。通过扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱仪、接触角... 详细信息

目的在金属表面制备稳定的超疏水镍基涂层,以提升金属的耐蚀性。方法通过电沉积方法先后在金属表面获得具有微纳结构的多孔镀镍层和聚硅氧烷层。通过扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱仪、接触角测定仪、电化学工作站等对涂层的形貌、成分、疏水性和耐蚀性进行表征。结果乙二醇的添加能够促进电镀镍时阴极氢气的析出,当乙二醇的添加量为50.0~100.0 mg/dm3时,形成了均匀相互连接的多孔镍镀层;在水解后的硅氧烷溶液中、-1.5 V电压下沉积3.0 min,可形成具有自清洁性能的超疏水膜层,其表面水接触角达到(159±1)°。在质量分数为3.5%的氯化钠溶液中,涂层的腐蚀电流密度约为3.6×10^(-8)A/cm^(2),与未修饰的镍镀层相比降低了3个数量级;低频阻抗模值|Z|0.01 Hz为2.0×10^(6)Ω·cm^(2),与未修饰的镍镀层相比,提升了3个数量级;在磨损实验后,涂层的微纳米结构依旧存在,保持着超疏水能力,其腐蚀电流密度和|Z|0.01 Hz分别为5.3×10^(-8)A/cm^(2)和1.3×10^(6)Ω·cm^(2),说明经磨损后涂层依然具有较好的耐蚀性。结论通过电沉积和硅氧烷修饰制备的超疏水复合涂层具有稳定超疏水性和优良耐蚀性,能够为基底金属提供良好的防护。

关键词：电镀镍超疏水涂层耐蚀性多孔镍微纳米结构

成膜时间对AZ31B镁合金镨盐转化膜形貌和耐蚀性的影响

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表面技术 2023年第3期52卷 255-265页

作者：刘坤邹忠利马琳梦张旭王北平北方民族大学材料科学与工程学院银川750021

目的探究新型稀土盐镨盐转化膜的腐蚀防护特性。方法采用化学转化法,在镁合金基体进行表面改性,制备出一层致密镨盐转化膜。试验重点探讨不同成膜时间制备转化膜的表面性能,在模拟海水(3.5%NaCl溶液)条件下,通过电化学测试(Tafel极化曲... 详细信息

目的探究新型稀土盐镨盐转化膜的腐蚀防护特性。方法采用化学转化法,在镁合金基体进行表面改性,制备出一层致密镨盐转化膜。试验重点探讨不同成膜时间制备转化膜的表面性能,在模拟海水(3.5%NaCl溶液)条件下,通过电化学测试(Tafel极化曲线和电化学阻抗谱)、浸泡试验、点滴试验分别评价膜层的耐腐蚀特征,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线能谱分析(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)对微观形貌、结构成分进行测试分析,通过显微硬度计和摩擦磨损试验机,从力学角度分析膜层的耐磨性和表面硬度。结果进行对比试验后发现,成膜时间过短或过长都不利于膜层的形成。Tafel曲线显示,成膜时间为30 min时,自腐蚀电流密度为1.740×10^(-9)A/cm^(2),相比裸镁试样下降了4个数量级;自腐蚀电位为-0.681 V,相比裸镁试样正移了900 mV;电化学交流阻抗谱显示,成膜30 min时,膜层的容抗弧曲率半径最大,EIS拟合后电荷转移电阻也最大,为45650Ω·cm^(2)。浸泡试验和点滴试验结果表明,成膜30 min时,膜层具有较少的点蚀区域和裂纹缺陷,点滴时间为82.14 s,膜厚可达26.2μm,膜层较为牢固,试验结果与电化学测试参数具有一致性。组成分析则说明转化膜主要含有C、H、O、Mg、Pr等元素,膜层主要物质为镨的氢氧化物和镨的部分氧化物。稀土金属镨的加入一定程度提高了膜层的力学性能,提高了膜层的耐磨性和硬度。结论由组成分析结果可推测镁合金表面镨盐转化膜的成膜机理,符合阴极成膜机制,Pr(NO_(3))_(3)·6H_(2)O作为成膜主盐可以有效改善AZ31B镁合金的表面性能,当成膜30 min时,镁合金镨盐转化膜可以有效阻止腐蚀介质的入侵,其耐蚀性和稳定性最佳。

关键词：镁合金化学转化法硝酸镨电化学耐蚀性