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铝合金表面有机硅烷杂化膜的制备及其防腐蚀性能研究

作　者: 罗和义
导　师: 王芳
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 化学生物学
关键词: 有机硅烷杂化膜溶胶-凝胶耐腐蚀性能极化曲线
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

由于铝合金具有优良的物理、化学性能,在国民经济各部门和国防工业中应用非常广泛。一种简单、有效的铝合金防护方法就成为研究的重点。有机硅烷杂化膜综合了有机膜和无机膜的优点,是一种很有发展前景的材料。本文采用AA5052铝合金作为基底材料,纳米SiO₂作为无机相,十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）作为有机相采用溶胶-凝胶的制备方法制备HDTMS/SiO₂杂化膜。通过向有机相中加入纳米SiO₂提高铝合金表面防腐蚀性能。主要通过扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱（IR）、极化曲线及表面润湿性对有机硅烷杂化膜进行表征,获得了有机硅烷杂化膜的制备最佳工艺条件参数。利用极化曲线和盐水试验对有机硅烷杂化膜的耐腐蚀性能进行研究。研究结果如下:1.通过扫描电子显微镜观察到碱处理后的铝合金表面粗糙程度增加了,经过硅烷化处理后的铝合金表面产生了一层半透明薄膜。有机硅烷薄膜的接触角为158.7°。红外光谱分析表明该有机硅烷薄膜是一种有序的网状结构。2.分析表明HDTMS溶液浓度为3%,浸泡时间为20min,固化温度为160℃时制备的有机硅烷杂化膜的防腐蚀性能最好。当SiO₂的添加量为15ppm时有机硅烷杂化膜的防腐蚀性能最好,当SiO₂添加量超过15ppm时有机硅烷杂化膜的防腐蚀性能降低。其原因是铝合金表面会出现SiO₂的聚集体导致有机硅烷杂化膜表面出现较大的孔洞,使大量腐蚀离子进入到铝合金表面。3.通过极化曲线和盐水腐蚀试验对有机硅烷杂化膜的抗腐蚀性能进行评价。制备有机硅烷杂化膜的电极的腐蚀电位比未经过处理的电极和单纯HDTMS膜电极的腐蚀电位正移;腐蚀电流最低。经计算得制备有机硅烷杂化膜的电极的防护效率为92.7%。经过5%NaCl浸泡10d后,制备有机硅烷杂化膜的电极表面未出现腐蚀痕迹,未经过处理的电极表面出现严重的腐蚀坑洞。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
引言  10-11
第一章文献综述  11-20
  1.1 自组装单分子膜的发展概况  11-12
  1.2 自组装膜的分类  12-13
    1.2.1 共价(含配位)自组装膜  12
    1.2.2 氢键自组装膜  12
    1.2.3 静电自组装膜  12-13
  1.3 自组装单分子膜的表征方法  13-15
    1.3.1 电化学工作站  13-14
    1.3.2 扫描电子显微镜（Scanning Electronic Microscopy，SEM）  14
    1.3.3 X 射线光电子能谱（XPS）  14
    1.3.4 红外光谱（IR）  14-15
    1.3.5 接触角的测量  15
  1.4 自组装膜的应用  15-18
    1.4.1 SAM 膜在表面工程中的应用  15-16
    1.4.2 SAM 膜在金属防护中的应用  16-17
    1.4.3 SAM 膜在电化学分析中的应用  17-18
  1.5 论文立题依据及设计思路  18-19
  1.6 研究的目的和主要内容  19-20
第二章有机硅烷薄膜的制备  20-25
  2.1 实验试剂及仪器  20
  2.2 分析仪器  20
  2.3 有机硅烷溶液的配制  20-21
  2.4 铝合金电极的制备  21
  2.5 有机硅烷杂化膜的制备  21-22
  2.6 有机硅烷杂化膜的表征  22-24
    2.6.1 有机硅烷杂化膜结构的表征  22-23
    2.6.2 电极表面形态的表征  23-24
  2.7 小结  24-25
第三章有机硅烷薄膜工艺研究  25-31
  3.1 HDTMS 浓度对膜的影响  25-26
  3.2 组装时间对膜的影响  26-27
  3.3 固化温度对有机硅烷膜的影响  27-28
  3.4 二氧化硅添加量对有机硅烷薄膜的影响  28-30
  3.5 小结  30-31
第四章有机硅烷杂化膜的防腐蚀性能研究  31-34
  4.1 极化曲线测试  31-32
  4.2 盐水浸泡试验  32-33
  4.3 小结  33-34
第五章结论  34-35
参考文献  35-39
缩略词  39-40
致谢  40-41
作者简介  41

铝合金表面有机硅烷杂化膜的制备及其防腐蚀性能研究

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