脈沖電沉積技術(shù)制備硅烷-氧化石墨烯復(fù)合涂層及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、2024鋁合金(AA2024)具有高強度及低密度的優(yōu)點,是工業(yè)上廣泛應(yīng)用的合金材料之一,但由于含有較高含量的Cu元素,合金的耐蝕性大為降低,常發(fā)生點蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂及剝落腐蝕等。對鋁合金表面進行恰當(dāng)?shù)奶幚砗透男阅軌蜉^大程度地提高其耐蝕性能。傳統(tǒng)的鋁合金表面防腐蝕處理方法有磷化、鈍化及陽極氧化等工藝。然而隨著國際環(huán)境保護標準的提高,傳統(tǒng)處理方法越來越不能適合人類社會更高的環(huán)境要求,因此,尋求環(huán)境友好、綠色環(huán)保的表面處理技術(shù)成為國

2、內(nèi)外研究人員迫切解決的課題。另外,傳統(tǒng)的浸涂法或旋涂法制備的涂層都受到厚度、均勻性的限制,不能對金屬基體起到持久保護作用。針對這些問題,本課題將著力于:1)選用綠色環(huán)保的硅烷偶聯(lián)劑作為表面處理劑,制備了一種能對金屬基體起到持久防護作用的耐蝕性有機-無機復(fù)合涂層;2)采用脈沖電沉積技術(shù),簡單易操作,能實現(xiàn)可控制備。
　　與其他沉積技術(shù)相比,脈沖電沉積技術(shù)制備的涂層的電化學(xué)性能更好。采用脈沖電沉積技術(shù)制備了硅烷(BTESPT)涂層,與

3、裸AA2024相比,制得的硅烷涂層在短時間內(nèi)對金屬基體能起到較好的保護效果。另外,沉積技術(shù)存在最佳沉積條件,研究發(fā)現(xiàn),在沉積溫度為40℃、沉積頻率為1 Hz的條件下制得的BTESPT涂層展示了最優(yōu)的抗腐蝕性能,短時間內(nèi)對基體表現(xiàn)出更優(yōu)越的保護效果。盡管如此,掃描電子顯微鏡(SEM)表征發(fā)現(xiàn),制備的硅烷涂層的表面形貌較均勻,但局部區(qū)域能看到有氣孔存在。
　　通過氧化石墨法制備了氧化石墨烯(GO),并采用脈沖電沉積技術(shù)制備了氧化石墨烯

4、涂層,測試結(jié)果表明氧化石墨烯涂層能對AA2024基體起到一定的防護效果。采用電化學(xué)阻抗圖譜分析,在0.4 V沉積電壓、濃度為1.0 mg/ml下制備的氧化石墨烯涂層具有更好的保護效果,表現(xiàn)出了較好的抗腐蝕性能。由SEM發(fā)現(xiàn),制備的氧化石墨烯涂層均勻,并且有明顯的褶皺層。
　　采用循環(huán)伏安法選取了沉積有BTESPT涂層的AA2024在氧化石墨烯溶液中的沉積電位,硅烷/氧化石墨烯涂層在BTESPT溶液中的沉積電位,以及BTESPT涂層

5、在BTESPT與GO混合溶液中的沉積電位,測試發(fā)現(xiàn),氧化石墨烯的沉積電位為1.0 V,BTESPT的沉積電位為-0.5 V,BTESPT與GO混合溶液的沉積電位為-0.8 V。比較了不同沉積方式下制備的涂層的性能,得出混合沉積制備的涂層的電化學(xué)性能優(yōu)于層層自組裝沉積得到的涂層的性能。然而,硅烷化處理后制得的硅烷、氧化石墨烯復(fù)合涂層的電化學(xué)性能有所提高,其中硅烷/氧化石墨烯/硅烷層層自組裝涂層表現(xiàn)出最佳的電化學(xué)性能;分別研究了硅烷/氧化石