铝基底表面水滑石基杂化薄膜的构筑及电化学防腐蚀性能研究

摘要

金属腐蚀问题涉及国民经济的多个领域，在工业技术快速发展的今天已经成为一个全球性难题。在有色金属材料中应用面最广，使用量最大的是铝材。由于铝的耐腐蚀性较差，尤其在外界环境中容易遭受电化学腐蚀。因此，有关金属铝的腐蚀防护方法研究引起学者的关注。众所周知，传统的铬转化膜对金属的防腐蚀起到很好的防护效果，然而在使用过程中产生的Cr6+离子具有污染性。缓蚀剂的经济实用性和对金属有耐腐蚀的作用，所以在金属防腐领域得到应用。目前，研发对生态环境不构成破坏的新型缓蚀剂防腐蚀技术成为该领域研究的热点之一。
　　本论文针对环保型金属防腐蚀功能薄膜的创制，首先在阳极氧化铝基体上制备了锌铝水滑石(ZnAl-LDH)薄膜，然后，基于LDH层间离子可调的性质，将环境友好的缓蚀剂N-月桂酰基肌氨酸根阴离子(LS)插入LDH层间，制得ZnAl-LDH-LS薄膜，采用多种表征手段研究了薄膜材料的形貌、组成及结构特性，最后测试了薄膜的耐腐蚀性能。主要工作内容和结果如下:
　　1、采用原位生长法在阳极氧化铝基体上制备了层间为NO3-离子的ZnAl-LDH薄膜。LDH晶体的(00l)晶面（或者ab面）垂直于基体生长，薄膜均匀致密。
　　2、将环境友好的缓蚀剂N-月桂酰基肌氨酸根阴离子(LS)插层进入LDH层板间，得到杂化的ZnAl-LDH-LS薄膜。通过极化曲线测试结果得知，杂化薄膜的极化电流密度低至10-8 Amps/cm2，表明制得的修饰过的LDH薄膜具有很好的耐腐蚀性。经过长至21天的浸泡实验发现修饰过的水滑石薄膜没有发生腐蚀现象，而且，经过X射线粉末衍射(XRD)测试浸泡后杂化薄膜的晶体结构保持不变。综上实验结果表明，推测ZnAl-LDH-LS杂化薄膜能够将含有腐蚀性的氯离子等与铝基体的表面隔绝，因此对金属铝的腐蚀起了有效作用。
　　3、尿素法在铝片上合成MgAl-LDH，在此基础上运用dip-coating方法将SiO2溶胶一次或多次的涂敷在水滑石薄膜上，经过测试表明3次涂层制得的SiO2/LDH复合薄膜耐腐蚀性能最好。然后，对复合薄膜进行性能表征，极化曲线和交流阻抗结果表明，维钝电流10-9 A/cm2，阻抗值107Ohm。通过长达30天的浸泡试验，复合薄膜表面的腐蚀现象与浸泡前没有太大变化。复合薄膜耐腐蚀性能优异，能够长期有效的对金属起到防护的作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 金属铝及铝合金的防护

1．1．1 概述

1．1．2 铝及铝合金的性能及用途

1．1．3 铝及铝合金的腐蚀形式分类

1．1．4 铝及铝合金的腐蚀机理

1．1．5 铝及铝合金的防护分类

1．2 类水滑石材料作为耐腐蚀材料的应用

1．2．1 水滑石类化合物概述

1．2．2 水滑石类化合物耐腐蚀材科

1．3 LDHs在金属防腐蚀领域的应用

1．3．1 概述

1．3．2 LDHs的结构

1．3．3 LDHs的性质及应用

1．3．4 自修复功能材料

1．4 缓蚀剂在金属防腐蚀领域的应用

1．4．1 缓蚀剂研究现状

1．4．2 环境友好型缓蚀剂的应用

1．4．3 N-月桂酰基肌氨酸钠的防腐蚀

1．5 本课题的研究内容、目的和意义

第二章 原位生长法制备ZnAl-LDH-LS薄膜及性能研究

2．1 实验部分

2．1．1 实验材料

2．1．2 ZnAl-NO3--LDH薄膜的制备

2．1．3 ZnAl-LDH-LS薄膜的制备

2．2 样品表征

2．2．1 样品的晶体结构及形貌表征

2．2．2 样品的性能测试手段

2．3 结果与讨论

2．3．1 LDH薄膜的表征

2．3．2 LDH-LS薄膜的分析

2．3．3 LDH薄膜的性能表征

2．4 ZnAl-LDH-LS薄膜的耐腐蚀机制

2．5 小结

第三章 SiO2／LDH复合薄膜对铝金属防腐蚀性能的研究

3．1 引言

3．2 SiO2涂层次数对复合薄膜的影响

3．2．1 SiO2涂层次数对复合薄膜结构的影响

3．2．2 SiO2涂层次数对复合薄膜形貌的影响

3．3 SiO2／LDH复合薄膜防腐性能的研究

3．3 SiO2／LDH复合薄膜结合力的研究

3．3 SiO2／LDH复合薄膜在腐蚀介质中的浸泡测试

3．4 小结

第四章 结论

本论文的创新点

参考文献

致谢

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