TiO2薄膜在不銹鋼上防腐機理的研究及應用.pdf

1、由于金屬材料在潮濕環(huán)境的影響下存在著腐蝕現(xiàn)象，這不僅造成原材料的大量消耗，而且失去金屬材料的功能性。為了解決金屬材料的腐蝕問題，本論文主要研究在304SS金屬材料上鍍TiO2薄膜，從而達到金屬材料防腐的目的。TiO2薄膜對304SS的防腐具有雙重保護的作用，一方面可在304SS表面形成致密的保護膜，能阻隔304SS與腐蝕介質(zhì)的直接接觸;另一方面，TiO2在紫外光照下會產(chǎn)生電子和空穴，電子通過外電路到達304SS表面，降低304SS的腐蝕

2、電位，減緩了304SS的腐蝕過程，對304SS進行陰極保護。
　　本課題采用磁控濺射法和sol-gel法制備TiO2薄膜，利用XRD和SEM檢測TiO2在304SS表面的晶型和表面形貌，研究了溫度處理對TiO2的晶型和晶粒尺寸的影響。通過紫外可見漫反射的表征，分析了溫度處理對TiO2的禁帶寬度的影響。研究了薄膜的厚度和溫度處理對TiO2的防腐性能的影響。
　　采用正交設計法設計磁控濺射法制備TiO2薄膜的實驗，通過對防腐實驗

3、數(shù)據(jù)的直觀分析和方差分析，得出TiO2薄膜具有最佳防腐性能的實驗條件。并在該實驗條件下制備TiO2薄膜，測得其在暗態(tài)下的腐蝕電流密度icorr=2.30×10-8A/cm2，在紫外光照條件下的腐蝕電位負移量為214mV。Sol-gel法制備的TiO2薄膜在暗態(tài)條件下的腐蝕電流密度icorr=9.88×10-9A/cm2，在紫外光照下的腐蝕電位負移量為189mV。對磁控濺射法和sol-gel法制備的TiO2薄膜進行比較，發(fā)現(xiàn)了在暗態(tài)條件下

4、sol-gel法制備的TiO2薄膜的防腐性能較好，在紫外光照條件下磁控濺射法制備的TiO2薄膜的防腐性能較好。
　　為了提高TiO2薄膜對304SS的防腐效果，用Fe、N元素對TiO2進行摻雜和共摻雜的改性。其研究結(jié)果表明，F(xiàn)e摻雜TiO2薄膜可以降低TiO2的禁帶寬度和光生載流子復合率;具有較佳防腐性能的1.0％Fe-TiO2-304SS，在紫外光照條件下的腐蝕電位為-358mV，電位負移量為228mV。N摻雜和Fe、N共摻雜可

5、以降低TiO2薄膜的禁帶寬度值至2.198eV和2.560eV之間，實現(xiàn)在可見光條件下激發(fā)電子。N摻雜TiO2(1N-TiO2-304SS)薄膜在可見光下的腐蝕電位為-388mV，電位負移量為258mV。Fe、N共摻雜TiO2薄膜在可見光下的腐蝕電位為-350mV，電位負移量為230mV;其在紫外光下的腐蝕電位為-490mV，電位負移量為360mV。
　　總之，TiO2薄膜在紫外光條件下和暗態(tài)條件下都能夠在304SS上達到防腐效果