OCr18Ni9不锈钢表面耐腐蚀双功能性硅氧烷膜的制备与性能研究

摘要

第二类吸收式热泵(AHT)是一种有效回收利用低品位热能的节能、环保型技术，具有显著的经济效益和社会效益。随着能源紧张及其价格的上涨，日益受到世界各国的重视。然而在高温高浓度下工质溴化锂对设备材料OCrl8Ni9不锈钢等的腐蚀更加严重，已经严重制约了AHT在高温领域的发展和应用。 本文首次在OCrl8Ni9不锈钢表面利用提拉法制备了双功能性硅氧烷BMBSE膜，采用FT-IR、SEM、EPMA、极化曲线、EIS对膜层表面性能、结构等进行表征，并根据第二类吸收式热泵高温下的实际工况进行静态浸泡腐蚀实验，对薄膜在高温下的耐腐蚀能力进行研究。结果表明，双功能性BMBSE硅氧烷与不锈钢基体发生了化学键合，形成一Si-O-Fe键在不锈钢表面成膜。同时由于有机组分甲基和亚甲基的引入，结构均匀致密，并具有一定的疏水性；电化学测试结果表明BMBSE膜的极化阻抗比不锈钢大4个数量级，自腐蚀电流密度也下降低了4个数量级左右，具有良好的耐腐蚀性能；成膜的影响因素优化结果表明BMBSE、EtOH、D.I.water摩尔比为1:4：3，热处理温度为200℃时，更有利于制备结构均匀、致密、耐腐蚀性能好的薄膜；静态浸泡腐蚀实验结果说明，在180℃、55％的高温溴化锂溶液中BMBSE膜能起到良好的腐蚀防护作用。 并进一步采用正硅酸乙酯(TEOS)对BMBSE膜的结构进行改进，在不锈钢表面制备了具有一定疏水性的更加致密的BMBSE/TEOS复合膜。研究表明TEOS的加入可以提高BMBSE膜与基底材料的交联点密度，薄膜更致密，腐蚀防护性能更好。实验表明，当TEOS摩尔含量比在2：1时，BMBSE/TEOS复合膜具有最佳的腐蚀保护能力；在180℃、55％的高温溴化锂溶液中的腐蚀速度为5.64.um/a，表现出比BMBSE膜更强的耐腐蚀能力。 采用EIS考察了BMBSE膜及BMBSE/TEOS复合膜不锈钢试样在55％溴化锂溶液中有氧、室温条件下的腐蚀过程。两者都表现出良好的耐腐蚀性能，而BMBSE/TEOS膜具有更加优异的耐腐蚀能力和耐渗水性。

目录

文摘

英文文摘

声明

引 言

1文献综述

1.1功能性有机硅氧烷的概述

1.2功能性硅氧烷的结构和分类

1.3功能性硅氧烷的作用机理

1.3.1化学键理论

1.3.2物理吸附理论

1.3.3表面浸润理论

1.3.4可逆水解平衡理论

1.4金属表面硅氧烷膜腐蚀防护机理

1.5硅烷偶联剂的选择

1.5.1结构的影响

1.5.2金属基体的影响

1.6金属表面耐腐蚀功能性硅氧烷膜的研究进展

1.6.1耐腐蚀性硅氧烷膜的研究

1.6.2耐腐蚀性硅氧烷膜的改进

1.7问题的提出及意义

1.8论文的主要内容

2实验内容与方法

2.1实验材料及性状

2.1.1实验药品

2.1.2薄膜基体材料

2.2实验仪器及设备

2.3实验方法

2.3.1实验流程

2.4耐腐蚀性能测试

2.4.1常温耐腐蚀性能测试

2.4.2高温耐腐蚀性能测试

2.5分析与表征

2.5.1粘度

2.5.2接触角

2.5.3傅立叶变换红外光谱

2.5.4热重分析

2.5.5金相显微镜

2.5.6扫描电镜

2.5.7电子探针显微分析

3 BMBSE膜的制备与性能研究

3.1 BMBSE膜的制备与表征

3.1.1 BMBSE膜的制备

3.1.2结构分析

3.1.3形貌分析

3.1.4 BMBSE膜的成分分析

3.1.5润湿性

3.1.6耐腐蚀性能测试

3.2成膜条件对BMBSE膜的影响

3.2.1溶液配比对BMBSE膜的影响

3.2.2表面处理对BMBSE膜的影响

3.2.3热处理温度对BMBSE膜的影响

3.3常温浸泡测试及BMBSE膜的腐蚀过程分析

3.3.1常温浸泡测试

3.3.2 BMBSE膜的腐蚀过程分析

3.4高温耐腐蚀性能测试

3.5 BMBSE成膜机理

3.6本章小结

4 BMBSE/TEOS复合膜的制备与性能研究

4.1 BMBSE/TEOS复合膜的制备

4.2 TEOS对复合膜结构的影响

4.3 TEOS对复合膜的形貌及表面润湿性的影响

4.3.1形貌

4.3.2润湿性

4.4 TEOS对复合膜的耐腐蚀性能影响

4.4.1极化曲线

4.4.2交流阻抗

4.5常温浸泡测试及BMBSE/TEOS复合膜的腐蚀过程分析

4.5.1常温浸泡测试

4.5.2 BMBSE/TEOS复合膜的腐蚀过程分析

4.6高温耐腐蚀性能测试

4.7小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢