金属铜防腐膜的电化学制备及性能研究

摘要

金属的腐蚀保护对国民经济发展十分重要。通过在金属表面生成聚合物膜达到防腐的目的，是目前腐蚀与防护领域的一个研究热点。本论文的工作包括以下三个方面：金属铜在碱性溶液中钝化行为及受BTA的影响；铜表面聚苯胺膜的电化学制备及防腐性能的表征：铜表面聚苯酚膜的电化学制备及防腐蚀性能的表征等。 采用循环伏安法、线性扫描法和恒电势氧化法研究了金属铜在0.1mol/L NaOH+0.2mol/L Na2SO4碱性溶液中的电钝化行为，以及加入BTA后对铜的缓蚀作用，结果显示铜在碱性溶液中氧化还原过程中出现3个氧化峰、2个还原峰，其中3个氧化峰对应于金属铜氧化生成一价的亚铜氧化物和亚铜氧化物进一步氧化为二价铜氧化物的过程，两个还原峰分别对应于二价铜氧化物的还原为一价亚铜氧化物和一价亚铜氧化物进一步还原为金属铜。BTA对金属铜的阳极氧化过程有良好的抑制作用，尤其是对亚铜氧化物的生成抑制作用更明显，但BTA的浓度应不低于1.0×10-3mol/L。 采用循环伏安法在不同浓度草酸钠和苯胺溶液中进行聚苯胺膜的制备，通过开路电势、交流阻抗、塔菲曲线、图像颗粒分析系统对制备的膜腐蚀防护性能进行了测试，结果显示在草酸钠溶液中，苯胺可以在金属铜表面聚合，阻塞电极表面上已形成的疏松的草酸铜膜的孔隙，可立即引起很高程度的钝化。但是这种膜的稳定性差，在腐蚀性溶液(3％NaCl)中浸泡一定时间防护作用迅速下降，这与草酸铜基底膜与铜本体之间的结合力差有关。 采用循环伏安法、开路电势法、塔菲曲线、恒电势法、扫描电镜(SEM)等方法，研究了碳酸钠溶液中聚苯酚膜的制备以及膜对金属铜的腐蚀防护作用。结果表明，在碳酸钠溶液中循环伏安法制备的聚苯酚膜为绝缘膜，对金属铜有良好的保护作用，其耐腐蚀性与膜制备条件密切相关，包括苯酚浓度、电势扫描速率、扫描圈数、碳酸钠浓度等。循环伏安法制备的膜随着扫描速率的降低，膜的致密性、耐腐蚀性逐渐提高；在苯酚浓度为0.05mol/L时生成的聚苯酚膜的致密性、耐腐蚀性最好，浓度过高或过低都使膜的致密性、耐腐蚀性降低。碳酸钠浓度对所制备的聚合膜影响较小。也采用恒电势法制备了聚苯酚膜，并测试了对铜的腐蚀防护作用，结果显示恒电势法制备的聚苯酚膜对金属铜也起到一定的腐蚀防护作用，但这种膜的稳定性不好，耐腐蚀性能远不如循环伏安法制备的膜。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第一章前言

1.1腐蚀防护的意义

1.1.1金属铜的腐蚀防护意义

1.1.2金属铜的腐蚀防护方法

1.2缓蚀剂法的研究和应用

1.2.1缓蚀剂法的发展

1.2.2缓蚀剂分类

1.2.3缓蚀剂的缓蚀机理

1.2.4缓蚀剂的评定方法

1.2.5铜及铜合金缓蚀剂的发展过程

1.2.6铜及铜合金缓蚀剂的研究现状

1.3高分子聚合膜在防腐领域的研究应用

1.3.1聚苯胺耐腐蚀膜的研究现状

1.3.2苯胺聚合膜的制备方法

1.3.3聚苯酚膜的研究现状

1.4本文的选题目的和研究方案

1.4.1选题目的

1.4.2研究方案

第二章铜在碱性溶液中的钝化作用及受BTA的影响

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1实验仪器与试剂

2.2.2实验装置图

2.2.3.溶液的配制

2.2.4电化学测试方法

2.2.5电极的制备及处理

2.3结果与讨论

2.3.1铜电极在0.1 mol/LNaOH的CV曲线

2.3.2不同扫速下的循环伏安图

2.3.3不同扫描范围的循环伏安图

2.3.4不同电势下的恒电势氧化-负向电势扫描曲线

2.3.5不同浓度缓蚀剂BTA对循环伏安曲线的影响

2.3.6加入BTA时不同扫速测得的循环伏安图

2.4本章小结

第三章铜表面聚苯胺膜的制备及耐腐蚀性能

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1试剂与仪器

3.2.2溶液的配制

3.2.3实验装置

3.2.4测试方法

3.3结果与讨论

3.3.1草酸钠溶液中铂电极和铜电极上的循环伏安图

3.3.2苯胺水溶液中铂电极和铜电极上的循环伏安图

3.3.3苯胺硫酸钠溶液中铂电极和铜电极上的循环伏安图

3.3.4不同支持电解质溶液中苯胺在铂电极上的CV图

3.3.5苯胺草酸钠溶液中铂电极和铜电极上的循环伏安图

3.3.6钝化前后铜表面膜形态的观察

3.3.7苯胺浓度对聚苯胺膜耐腐蚀效果的影响

3.3.8草酸钠浓度对聚苯胺膜耐腐蚀效果的影响

3.3.9扫描速率对聚苯胺膜耐腐蚀性效果的影响

3.4本章小结

第四章铜表面聚苯酚耐蚀膜的制备和表征

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1试剂与仪器

4.2.2溶液的配制

4.2.3实验装置

4.2.4测试方法

4.3结果与讨论

4.3.1铜电极上聚苯酚膜的制备

4.3.2苯酚浓度对聚合膜的影响

4.3.3碳酸钠浓度对聚合膜的影响

4.3.4扫描速率对聚合膜的耐腐蚀性影响

4.3.5扫描圈数对聚合膜的影响

4.3.6慢扫速扫描圈数影响

4.3.7不同条件下制备的聚苯酚膜的形貌

4.3.8苯酚最佳浓度

4.3.9不同电势下恒电势氧化法制备聚苯酚膜

4.3.10氧化时间对聚苯酚膜防腐性能的影响

4.3.11恒电势法与循环伏安法制备聚苯酚膜的开路电势比较

4.4本章小结

第五章总结

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文