銅、Q235鋼表面自組裝緩蝕功能膜的研究.pdf

1、自組裝成膜(Self-assembled monolayers，SAMs)技術(shù)是目前研究得較為廣泛的成膜技術(shù)之一，它是通過分子自發(fā)地化學(xué)吸附在固/液或固/氣界面，從而形成熱力學(xué)穩(wěn)定和能量最低的有序分子體系。因其在室溫和常壓條件下即可形成，且制備方法簡(jiǎn)單易行，形成的膜致密有序，使其成為研究表面和界面各種復(fù)雜現(xiàn)象(如腐蝕、摩擦、濕潤(rùn)等)、表面電荷分布、電子轉(zhuǎn)移理論等的理想模型體系，也成為了一種方便的成膜方法在工業(yè)和生活中具有廣泛的應(yīng)用前景，

2、領(lǐng)域涉及到金屬緩蝕、傳感器制備、納米材料科學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)等。特別是在金屬腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域，自組裝膜技術(shù)已經(jīng)成為一種新的金屬表面修飾技術(shù)，發(fā)揮著越來越重要的作用。這種通過化學(xué)鍵自發(fā)形成的分子膜均勻致密，排列有序，熱力學(xué)穩(wěn)定性高，能夠防止腐蝕，減小摩擦，對(duì)金屬表面具有很好的保護(hù)作用。 金屬腐蝕與防護(hù)技術(shù)是一個(gè)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要作用的研究領(lǐng)域。電力和工程中的常用金屬如銅和碳鋼等，由于它們的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，易于遭受環(huán)境因素誘發(fā)各

3、種局部腐蝕和均勻腐蝕，給工業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失，因此對(duì)這類金屬腐蝕防護(hù)的研究頗為迫切和重要。從金屬腐蝕與防護(hù)的研究角度，選擇合適、低毒的有機(jī)化合物在銅、鋼鐵表面進(jìn)行自組裝，并進(jìn)一步研究各種因素對(duì)成膜效果的影響，從而改進(jìn)自組裝實(shí)驗(yàn)技術(shù)，具有重要的理論指導(dǎo)意義和應(yīng)用價(jià)值。 本論文在銅、Q235鋼表面制備了具有緩蝕功能的自組裝膜，研究了緩蝕劑在金屬表面組裝后的電化學(xué)行為及緩蝕效率，改善實(shí)驗(yàn)技術(shù)，有效地將金屬與外界環(huán)境隔離開來，

4、達(dá)到對(duì)金屬腐蝕防護(hù)的效果。采用電化學(xué)、失重法和表面分析技術(shù)(SEM)研究各種成膜因素，例如緩蝕劑濃度、腐蝕介質(zhì)濃度、pH值等對(duì)緩蝕效率的影響，從而尋找到一條較好的自組裝成膜途徑。 1．硫脲及其衍生物在銅表面的自組裝膜的研究硫脲(TU)作為一種添加劑廣泛應(yīng)用于金屬(如銅、銀)的電沉積過程中，另外它也是酸性介質(zhì)中一種優(yōu)良的緩蝕劑。為研究金屬Cu在NaCl溶液中的腐蝕行為和規(guī)律，利用自組裝技術(shù)在銅表面制備了硫脲及其衍生物烯丙基硫脲的自

5、組裝膜，并在中性氯化鈉體系中測(cè)試了該自組裝膜的電化學(xué)行為和抗腐蝕能力。電化學(xué)測(cè)定表明，烯丙基硫脲自組裝膜使Cu表面氧化物的形成得到了明顯的抑制，對(duì)陰極過程也有明顯的抑制，并且發(fā)現(xiàn)自組裝膜的保護(hù)性質(zhì)與外加電位、烯丙基硫脲的濃度和溶液中Cl-濃度密切相關(guān)。SEM觀察到烯丙基硫脲的濃度對(duì)自組裝膜狀態(tài)有很大影響。 2．植酸在Q235鋼表面的自組裝膜的研究植酸(phytic acid)以其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和物理、化學(xué)性能以及無毒等特性，在金

6、屬防腐蝕領(lǐng)域中得到了較快發(fā)展，其系列產(chǎn)品已在金屬防腐蝕中發(fā)揮著重要作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。為研究金屬Q(mào)235鋼在NaCl溶液中的腐蝕行為和規(guī)律，在Q235鋼表面制備了植酸的自組裝膜和化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，并用失重法、電化學(xué)技術(shù)和掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)植酸自組裝膜和化學(xué)轉(zhuǎn)化膜進(jìn)行了表征。失重法測(cè)得植酸自組裝膜在堿性條件下緩蝕效率町達(dá)95.3％，其自組裝膜和轉(zhuǎn)化膜對(duì)Q235鋼的電化學(xué)行為也有很大的影響，很好地抑制了Q235鋼電極電化學(xué)溶解，并明