金属表面半导体TiO涂层光阴极保护的实验研究

摘要

钢铁工业及机器制造业的进步和发展，仍然是一个国家或民族社会生产力发展水平的标志，是经济实力强弱的标志。但是，现代钢铁工业及其相关产业一方面在迅速发展(1998我国主要金属材料资源钢材、铜材和铝材产量增速均超过10％)，而另一方面它又受到各种环境及工作介质的侵蚀，所以，金属(主要是钢铁)的腐蚀问题，一直伴随着铁的出现和铁制工具的使用而存在。自1828年发现阴极保护原理并于1944年首次将阴极电流保护应用到地下管道以来，利用阴极保护原理保护金属不受腐蚀，始终是腐蚀防护的主流，电化学保护法是现行金属保护的一种主流手段。　　本文研究了涂有n型半导体TiO2的碳钢和纯铝在光线照射下的光电化学效应，并分析了不同光照条件、不同热处理温度、不同涂层厚度等对其的影响。通过测量电极电位可以得出工业用TiO2涂层在碳钢和纯铝表面都有明显的光电化学效应，能使碳钢的电极电位由-150mV左右降低到-550mV，并且有很好的滞留效应，电位能保持在较低值较长时间；能使纯铝的电极电位由-550mV下降到-800mV左右，并能使纯铝的电极电位降到孔蚀电位以下，即TiO2涂层能对这两种金属起到有效的阴极保护；对于自制的不同配比的TiO2溶胶进行纯铝表面的涂覆，并测量其电极电位，可以看出自制TiO2溶胶能产生显著的光电化学效应，能对纯铝进行阴极保护和防止其孔蚀；对涂层进行电镜能谱和XRD结构分析得出，TiO2涂层中TiO2为四方的锐钛矿型晶体，也正是锐钛矿型的TiO2才有光催化活性。

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章文献综述

1.1引言

1.2金属材料腐蚀概述

1.2.1金属腐蚀

1.2.2腐蚀分类

1.2.3金属的保护

1.2.4阴极保护

1.3 TiO2涂层的光阴极保护

1.3.1半导体TiO2材料概述

1.3.2 TiO2的特殊性质

1.3.3 TiO2涂层光阴极保护

1.4 TiO2涂层的制备

1.4.1电子束沉积(EBD)

1.4.2离子束辅助沉积(IAD)

1.4.3离子束溅射沉积(IBSD)

1.4.4活化反应蒸发(ARE)

1.4.5离子镀(RFS)

1.4.6射频溅射(RFS)

1.4.7等离子金属有机物化学气相沉积(MOPCVD)

1.4.8溶胶-凝胶法(Sol-gel)

1.5二氧化钛涂层的应用前景

1.6二氧化钛涂层的应用实例

1.7本课题的研究目的的及技术路线

第二章试验原料、设备及方法

2.1试验原料

2.1.1试验用基体材料

2.1.2工业用TiO2溶胶

2.1.3制备TiO2溶胶—凝胶所用原料

2.2实验装置及设备

2.3试样的制备及处理

2.3.1试样的前期处理

2.3.2试样的打磨及清洗

2.3.3碳钢试样的发黑处理

2.4 TiO2涂层的制备

2.5 TiO2涂层热处理

2.6试样密封绝缘

2.7自然电位的测量

第三章实验结果及分析

3.1 TiO2溶胶的制备

3.2碳钢表面发黑处理过程的工艺优化

3.3碳钢表面工业用TiO2溶胶涂层的光电化学行为

3.3.1光照下涂层试样的电极电位随时间的变化

3.3.2不同光照条件下涂层试样的电极电位随时间的变化

3.3.3涂层层数对电极电位的影响

3.3.4涂层热处理温度对电极电位的影响

3.3.5 TiO2涂层的光阴极保护效应的滞留效应

3.4纯铝表面工业用TiO2溶胶涂层的光电化学行为

3.5工业用TiO2溶胶涂层形貌分析

3.5.1纯铝表面工业用TiO2涂层的电镜与能谱分析

3.5.2自制溶胶的电镜与能谱分析

3.6 TiO2涂层XRD分析

3.7自制TiO2溶胶的XRD分析

第四章结论

参考文献

致 谢