不锈钢表面聚苯胺基复合涂层的制备与防腐蚀性能研究

摘要

目的制备一种新型复合防腐涂层,增强316L不锈钢在中高温硫酸溶液中的耐蚀性。方法首先使用化学氧化法在石墨(G)颗粒表面原位聚合聚苯胺(PANI),制得PANI/G复合材料,再使用环氧树脂(EP)作为粘结剂,制备PANI/G/EP复合涂层。对比了PANI/G/EP复合涂层与PANI/EP复合涂层及添加氧化石墨烯(GO)制备的PANI/GO/EP复合涂层的电化学性能、附着力、导电性以及对应复合材料的导电性,同时探究了石墨与聚苯胺比例对PANI/G/EP复合涂层电化学性能的影响。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线能谱(EDS)等手段对PANI/G复合材料与PANI/G/EP复合涂层的化学键合与微观结构进行表征,使用划痕浸泡试验对比探究了PANI/EP复合涂层与PANI/G/EP复合涂层在产生微小缺陷时对不锈钢的保护效果。最后,根据实验结果对PANI/G/EP复合涂层的保护机理进行了探讨。结果对比实验显示,PANI/G复合材料以及PANI/G/EP复合涂层的电导率均为最高(分别为1.66 S/cm和8.93×10^(−3) S/cm),且PANI/G/EP复合涂层试样的附着力最好(约5.23 MPa),电化学性能最佳。在50℃与60℃的1 mol/L硫酸溶液中,PANI/G/EP复合涂层的自腐蚀电位相对不锈钢分别提高了580 mV与470 mV,进入了不锈钢的稳定钝化区,且阳极极化曲线的电流密度显著下降。电化学交流阻抗测试表明,涂覆涂层后,试样阻抗显著增大。对PANI/G复合材料中石墨用量的探究表明,当G∶PANI=2∶100时,涂层的防腐蚀性能最佳。划痕浸泡试验表明,浸泡于50℃的1 mol/L硫酸溶液中一周后,PANI/G/EP复合涂层试样缺陷处的暴露基体几乎没有发生腐蚀。结论石墨(G)能有效提高复合涂层的导电性,强化阳极保护效果。在中温硫酸溶液中,PANI/G/EP复合涂层能同时提供物理屏蔽作用以及显著增强的阳极保护作用,对不锈钢具有优秀的腐蚀防护能力。