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阳极氧化法制备二氧化钛氧化膜耐海水腐蚀性能研究

作　者: 王敏
导　师: 王玮
学　校: 中国海洋大学
专　业: 材料学
关键词: 阳极氧化法二氧化钛氧化膜耐腐蚀疏水性能电化学技术
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

伴随着生产力的发展和科学技术的进步,海洋与人类的关系已经越来越密切,与此同时,大量的金属材料被应用在海洋科技研究与工程开发项目中。然而由于海水的高盐度及海洋气候本身特征导致了金属材料在海洋中的腐蚀相当严重。如何制备出新型的海洋材料来有效的防止金属在海水中的腐蚀成为当前各国科研机构研究的重要课题。本文在采用阳极氧化法制备出二氧化钛氧化膜的基础上,通过对其本身性质检测及其与高分子材料结合制备复合材料,旨在研究耐腐蚀薄膜的耐海水腐蚀性能,减缓材料表面腐蚀的发生,探索和研究出一种能够应用于海洋环境的耐腐蚀材料。首先,我们使用硫酸作为电解液,以恒压阳极氧化方式在钛基体上制备二氧化钛氧化膜,利用XRD表征了不同条件下制备的氧化物膜的结构,利用接触角测量仪和扫描电镜等测试方法研究了二氧化钛氧化膜的亲疏水性及其表面结构；使用电化学阻抗、极化曲线进行耐腐蚀性能分析。实验结果表明,阳极氧化制备出的二氧化钛氧化膜具有较好的耐海水腐蚀性能,而二氧化钛黑暗条件下特有疏水性能进一步增加了氧化膜的耐腐蚀性。其次,我们使用恒电位法在制备好的二氧化钛氧化膜上聚合一层聚苯胺膜。使用SEM、接触角测定仪检测聚苯胺的表面形貌和疏水性能；使用电化学阻抗,极化曲线等电化学测试方法对其进行耐腐蚀性能测试。实验结果表明,在弱碱性海水中,聚苯胺还原单元去掺杂,生成全氧化态聚苯胺,全氧化态聚苯胺拥有优异的耐海水渗透和耐腐蚀性能,因此有效的增加对内部金属的保护,这对降低金属的腐蚀速率有显著的作用。第三,我们采用聚苯乙烯球作为表面修饰材料,在已经生成好的二氧化钛纳米管氧化膜上制备出聚苯乙烯球/二氧化钛纳米管复合膜,使用接触角测定仪和电化学阻抗,极化曲线测试方法来分别测试其疏水性和耐海水腐蚀性能。实验结果表明,疏水材料修饰的氧化膜表面能够有效的阻止海水向氧化膜内部的渗透,从而降低海水对氧化膜的腐蚀性能。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1.绪论  10-31
  1.1 金属的腐蚀与防腐蚀材料与技术的发展现状  10-16
    1.1.1 金属腐蚀的定义  10
    1.1.2 金属腐蚀的危害  10
    1.1.3 金属腐蚀的类型  10-14
    1.1.4 防腐蚀材料与技术的发展现状  14-16
  1.2 金属钛,金属钛氧化物及其处理方法  16-20
    1.2.1 金属钛和钛合金的性质  16
    1.2.2 金属钛的氧化物  16-17
    1.2.3 金属钛的氧化物处理方法  17-19
    1.2.4 聚苯胺和聚苯乙烯球  19-20
  1.3 实验测试方法及原理  20-29
    1.3.1 材料表面接触角测定  20-21
    1.3.2 半导体薄膜电极的电化学特性  21-22
    1.3.3 电化学阻抗谱原理  22-25
    1.3.4 极化曲线原理  25-29
  1.4 课题研究意义及主要内容  29-31
2.阳极氧化法制备二氧化钛氧化膜耐海水腐蚀性能研究  31-44
  2.1 实验方法  31-32
    2.1.1 二氧化钛氧化膜的制备  31
    2.1.2 二氧化钛氧化膜的结构、微观形貌及亲疏水性能及电化学性能测试表征  31-32
  2.2 实验结果与讨论  32-42
    2.2.1 阳极氧化制备二氧化钛氧化膜条件分析  32-36
    2.2.2 疏水性能测试  36-37
    2.2.3 电化学分析  37-42
    2.2.4 极化曲线分析  42
  2.3 结论  42-44
3.恒电位法制备聚苯胺/二氧化钛复合膜耐海水腐蚀性能研究  44-52
  3.1 实验方法  44-46
    3.1.1 聚苯胺防腐蚀性能,化学结构及其防腐蚀机理  44-45
    3.1.2 聚苯胺/二氧化钛复合膜的制备与表征  45-46
  3.2 结果与讨论  46-51
    3.2.1 扫面电镜图分析  46-47
    3.2.2 疏水性能测试  47-48
    3.2.3 电化学分析  48-50
    3.2.4 极化曲线图谱分析  50-51
  3.3 结论  51-52
4.聚苯乙烯球/二氧化钛纳米管复合氧化膜耐海水腐蚀性能研究  52-63
  4.1 实验方法  52-53
    4.1.1 自清洁效应和聚苯乙烯球  52
    4.1.2 二氧化钛纳米管和聚苯乙烯球的制备与表征  52-53
  4.2 实验结果与讨论  53-61
    4.2.1 二氧化钛纳米管扫面电镜分析  53-56
    4.2.2 聚苯乙烯球的微观形貌  56
    4.2.3 聚苯乙烯球/二氧化钛纳米管复合电极接触角测试  56-57
    4.2.4 聚苯乙烯球/tio2纳米管的电化学阻抗测试  57-59
    4.2.5 聚苯乙烯球/TiO_2纳米管和聚苯乙烯球/TiO_2氧化膜拟合数据分析  59-60
    4.2.6 极化曲线测试  60-61
  4.3 结论  61-63
5. 结论  63-65
  5.1 恒电位阳极氧化法制备二氧化钦氧化膜  63
  5.2 恒电位阳极氧化法制备聚苯胺/二氧化钦复合膜  63
  5.3 聚苯乙烯球/二氧化钦纳米管复合氧化膜  63-65
参考文献  65-71
致谢  71-72
个人简历  72
发表的学术论文  72

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