扫描Kelvin探针研究破损环氧涂层下碳钢的腐蚀行为

采用扫描Kelvin探针技术(SKP)对中性盐雾环境条件下破损环氧涂层的碳钢的腐蚀行为进行了研究.不同盐雾试验阶段的伏打电位变化规律的分析结果表明:环氧/碳钢涂层的缺陷为腐蚀介质提供了向碳钢基体传输的通道.破损处碳钢基体的电位比其邻近的膜下碳钢基体更负,成为阳极溶解发生区域.一定时间的盐雾试验后,破损处生成的未溶腐蚀产物可覆盖住裸露基体,使破损处向正的电位变化而成为阴极,而其附近的膜下碳钢基体电位变负而成为新的阳极区.同时,不断形成的新阴极和新阳极的电位差成为膜下腐蚀继续发展的驱动力.随着膜下腐蚀的进行,腐蚀介质和腐蚀产物在界面处大量聚集,破坏了环氧和碳钢基体的结合力,导致鼓泡和剥离现象的出现.     

带有线缺陷熔结环氧/X70钢涂装体系在3.5%NaCl中的电化学行为

使用电化学阻抗(EIS)方法研究了带有线缺陷的熔结环氧/X70钢涂装体系在3.5% NaCl中的电化学行为.通过在试样表面以合适的角度划一个20.mm×20.mm的十字叉,划透至基体,来制得缺陷.结果表明,它的腐蚀失效过程大致可以分为三个步骤:在浸泡初期,试样的电化学行为类似裸钢;在中期,随着裸露金属腐蚀产物的增多,会在线缺陷内部造成塞积,使得缺陷内部pH值降低,涂层粘结接头中的离子键发生断裂;在后期,随着剥离区域的增大,会在剥离区域形成缝隙腐蚀,进而加速涂层的剥离和基底金属的腐蚀.     

无溶剂环氧煤焦沥青涂层在模拟土壤溶液中的电化学行为

采用电化学测试技术考察无溶剂环氧煤焦沥青涂层在模拟滨海氯盐土溶液中的电化学行为.结果表明,模拟滨海氯盐土溶液中,无溶剂环氧煤焦沥青的开路电位随涂层厚度的增加呈上升趋势,说明涂层厚度的增加提高了侵蚀性溶液的屏蔽阻挡能力.600μm无溶剂环氧煤焦沥青涂层在模拟滨海氯盐土溶液中浸泡30 d内,侵蚀性介质仍没有渗透到涂层-金属基体界面处,交流阻抗谱图显示单容抗弧,阻抗值为8×108Ω·cm2,表明涂层形成了高电阻、低电容的有效屏蔽层,对Q235碳钢基体起到有效的防护作用.     

金属镍基体表面熔盐电沉积制备石墨涂层

在Li F-Li2CO3熔盐体系中电化学还原碳酸根离子,在镍阴极表面得到石墨涂层.通过循环伏安法研究了碳酸根离子的电化学行为,结合扫描电镜研究了温度和沉积电位对涂层表面形貌的影响,并对涂层性能进行了测试.结果表明:碳酸根电化学还原为碳的反应是一个不可逆过程;在690℃,-1.5 V电沉积时阴极表面形成了呈锯齿状结合的渗碳层.在-1.1 V电沉积时涂层表面形貌呈球形颗粒状,-1.5 V电沉积时涂层呈晶须状.石墨涂层使金属镍在3.5%的氯化钠溶液中的自腐蚀电位增加了739 m V.     

金属氢氧化物电沉积过程电极/溶液界面pH变化的原位研究

采用自制的界面pH测量复合装置,原位研究了不同沉积电位下Ni（OH）2电沉积过程中电极/溶液界面pH的动态变化.实验结果表明,阴极过电位对电极表面pH变化起着至关重要的作用,同时电极表面沉积物使得界面微化学环境更加复杂.当阴极表面施加一定电位后,电极/溶液界面pH值快速上升后达到平衡,且阴极过电位越大,达到平衡pH值的时间越短,界面pH值越高.并结合界面pH值变化和Ni（OH）2相关热力学数据,讨论了阴极表面金属氢氧化物电化学沉积机理.     

环氧酚醛／镀锡薄钢板体系在功能饮料中的腐蚀行为

利用电化学阻抗谱（EIS）和电化学噪声技术,并结合扫描电镜、能量散射x射线谱等表面分析技术,研究了环氧酚醛／镀锡薄钢板体系在功能饮料中的腐蚀过程并探讨了腐蚀机制．实验结果表明,浸泡前3dEIS图呈现单容抗弧特征,涂层防护性能良好;浸泡28d后EIS图呈现双容抗弧特征,电解质溶液已经渗透通过有机涂层;220d后EIS图呈现3个时间常数的特征,镀锡层与基体金属发生了腐蚀;364d后EIS图又呈现单容抗弧特征,涂层基本失去防护性能．随浸泡时间的增加,电流噪声的幅值逐渐增加,表明腐蚀程度越来越严重．环氧酚醛／镀锡薄钢板体系在功能饮料中的腐蚀过程,大致分为3个阶段：①涂层的润湿过程;②腐蚀性离子的传输并引发腐蚀;⑧腐蚀加剧．其腐蚀机制首先是涂层发生破损形成微孔,接着是涂层下的镀锡层在功能饮料的有机酸中发生腐蚀;镀锡层遭到腐蚀破坏后,由于基体金属碳钢具有更高的电化学活性,腐蚀过程转化为碳钢基体的溶解．     

电芬顿降解X3B中Fe2+/Fe3+催化循环行为

以具有高比表面积的活性炭纤维毡（ACF）为阴极,通过电芬顿反应降解艳红染料X3B,考察了X3B降解反应动力学和初始催化剂的离子形态对其降解效果的影响,并采用X射线光电子能谱（XPS）和紫外可见分光光度法（UV-Vis）测定了反应过程中电极表面和溶液中Fe2＋/Fe3＋的含量.结果表明：X3B降解符合一级动力学反应机理,初始催化剂离子形态对降解效果影响不显著,ACF表面和溶液中Fe2＋/Fe3＋的转化规律一致.     

镍电解阳极液直接电解净化除铜研究

本文探讨了镍电解阳极液直接进行电解净化除铜处理过程。镍电解阳极液中的ＣＵ２＋离子优先于Ｎｉ２＋离子在镍电极和铜电极上放电还原，其电极过程具有溶液扩散传质步骤控制的动力学规律。在阴极电位不低于－０．５００Ｖ（ｖｓ．ＳＣＥ．）和溶液搅拌条件下，采用多孔镍作阴极在常温下就能使镍电解阳极液的ＣＵ２＋离子浓度降至０．００２ｇ／Ｌ以下，达到深度净化除铜要求。加强溶液搅拌和增大电极面积有利于加快电解净化除铜速度，电解净化除钢产物为９９％以上的金属铜粉。     

海水温度对深海用环氧涂层防护性能的影响

采用电化学阻抗谱（EIS）技术,研究了环氧重防腐涂层在不同温度海水中的腐蚀电化学行为.结果表明,随着海水温度的升高,涂层体系的涂层电容值的升高和涂层电阻值的降低均加快,说明海水温度的升高,加速了涂层防护性能的下降,加快了基体金属的腐蚀.浸泡初期,在不同温度的海水中,水在涂层中的扩散均符合Fick扩散第二定律,扩散活化能为49.7kJ·mol^-1.随着海水温度的升高,涂层中水的扩散系数增大,涂层吸水达到饱和的时间缩短,但饱和吸水量变化不大.     

纳米材料/环氧复合涂层的耐蚀性能研究进展

结构保护法、保护层法、防护层材料法、电化学保护法和介质处理法等是金属防腐蚀的主要方法,在诸多缓蚀方法中,防护层材料法是一种经济高效且广泛使用的防腐方法。环氧树脂是一种高效的防护层材料,需经过常温固化或加热固化后使用。然而,其固化过程存在的微孔会弱化环氧涂层的耐蚀性。将纳米材料加入环氧树脂中形成环氧树脂复合涂层,可填补环氧涂层中的微孔,提升环氧涂层的防腐效率。首先,详细讨论了影响纳米材料/环氧复合涂层耐蚀性能的因素,探讨了纳米材料/环氧复合涂层的防腐机理。其次,简要介绍了用于环氧涂层的2种纳米材料（石墨烯和金属有机框架材料）,总结了石墨烯和金属有机框架材料的改性和修饰方法。最后,从树脂成分、填料成分、机理探究以及开发自愈合涂层等方面对纳米材料/环氧复合涂层应用存在的问题和发展前景进行了展望,提出纳米材料/环氧复合涂层是一种长期防护金属免受腐蚀的方法,未来应致力于研发用于环氧涂层的二维和三维材料。     

涂层材料特性对滚动轴承接触性能的影响

使用半解析法求解涂层材料的接触问题. 对于接触压力的求解采用共轭梯度法;而表面弹性变形以及次表层应力,通过解析法得到影响系数,并采用离散卷积-快速傅里叶变换加速求解. 结果表明,薄涂层对表面压力的改变很小,主要由基体承受载荷,对于滚子轴承而言,涂层不能消除边缘压力集中;最大Von-Mises应力的大小和位置与涂层材料、涂层厚度以及摩擦因数有关;与软涂层相比,硬涂层具有较大的界面剪切应力,涂层剥落、黏着失效更易发生,随着涂层厚度的增加,最大界面剪切应力先增加后减小.      

Q235钢表面环氧复合涂层在变电站环境中的腐蚀行为分析

以Q235钢表面涂覆的环氧富锌底漆,水性聚氨酯中间漆,银灰环氧磁漆构成的环氧复合涂层为对象,研究变电站环境中涂层自然暴露18个月后的腐蚀行为,并将其与用5%NaCl溶液浸泡250天处理的涂层的腐蚀行为做对比。采用电化学阻抗谱(EIS)研究环氧复合涂层试样的电化学腐蚀行为,评价环氧复合涂层的耐候性与耐盐性,并通过FT-IR表征涂层浸泡和自然暴露过程的结构变化。结果表明,环氧复合涂层试样在5%NaCl溶液中浸泡250d后,涂层阻抗从3.967×10~9Ω·cm2降至9.780×10~2Ω·cm~2,其失效机制为腐蚀介质通过涂层微孔逐渐渗入涂层中形成微观电通路,导致涂层孔隙率逐渐增大,基底材料腐蚀加速;自然暴露试验18个月的试样,其涂层阻抗为2.708×10~6Ω·cm~2,防护性良好。     

改性环氧树脂超疏水涂层的制备与研究

为简化超疏水涂层的制备过程,提高耐磨性,以端羟基聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)、微/纳米二氧化硅分2步改性双酚A型环氧树脂,涂层的固化过程采用紫外光固化技术,然后对涂层的表面性能进行了一系列的测试表征.探究了HTPDMS用量和二氧化硅用量对涂层接触角和其他性能的影响.结果表明,当HTPDMS添加量为环氧树脂质量的80%时,环氧树脂可获得最好的改性效果.当改性环氧树脂与微/纳米二氧化硅的质量比为10∶1.5∶1.5时,采用复配型光引发剂,紫外汞灯照射10 min,即可得到接触角>154°滚动角<1°的超疏水涂层.     

低温固化阴极电泳涂料的制备与性能

采用乳液聚合法将N-羟甲基丙烯酰胺(N-MAM)和丙烯酸酯类单体加入到改性的环氧树脂乳液中进行接枝共聚,制备了一种能低温固化的阴极电泳涂料。通过FT-IR,DSC和SEM等手段对树脂结构进行了表征与分析,并研究了自交联单体N-MAM对涂料性能的影响。结果表明：与传统的溶液接枝改性技术相比,此方法可以在低于90℃的低温条件下反应,将改性树脂中N-MAM的质量分数提高至10%,制得的漆膜可在130℃,30min的条件下固化。     

工业化超疏水TiO2涂层的简易制备和性能研究

为探究适合工业化生产用超疏水纳米TiO₂的绿色改性工艺,以饱和脂肪酸A、硅烷B、纳米TiO₂（P25）等为原料制备超疏水TiO₂粉末,与环氧树脂混合后利用喷涂法制备出超疏水涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和接触角分析仪对超疏水粉末和超疏水涂层表面的形貌和疏水性进行了表征。结果表明：超疏水TiO₂粒子表面具有疏水性基团和微-纳米双重粗糙结构,粒子表面的静态水接触角为158°,滚动角为3°;当超疏水TiO₂与环氧树脂的质量比在3.2～3.5时,超疏水涂层既保持超疏水性,又与基底稳固结合,同时具有自清洁性和可修复性。该工艺操作简单方便,成本低,疏水性好,无需特殊设备,工艺环保,适应工业化生产,可用来大面积制备超疏水涂层,拥有较高的商业价值。     

纳米TiO2改性环氧富锌涂料的防腐性能

将纳米TiO2以机械搅拌的方式加入到环氧富锌涂料中,制备纳米TiO2改性环氧富锌涂料。采用喷涂法将纳米TiO2改性环氧富锌涂料和未改性的环氧富锌涂料分别涂覆到耐候钢电极表面上,在NaCl电解质溶液中测量电化学极化曲线,并通过金相显微镜观察样品湿热试验后的表面形貌。实验结果表明,纳米TiO2的光电转换作用提高了环氧富锌涂层防腐性能,耐候钢表面涂覆纳米TiO2改性环氧富锌涂料后,其自腐蚀电流减小,表面腐蚀程度减轻。     

表面磷化和硅烷处理对有机涂层／金属体系耐蚀性能的影响

以金属作为基底,环氧树脂作为涂层材料,采用电化学阻抗谱技术研究表面未经处理、经硅烷处理和经磷化处理试样的环氧涂层酎蚀性能。有机涂层试样做为工作电极,浸泡在3．5％的NaCl水溶液中,测量其交流阻抗谱。结果表明：金属表面经硅烷处理后,金属／涂层的酎蚀性优于未经表面处理和经磷化处理的试样,硅烷处理层能很好地保护金属基底。     

石墨烯/二氧化锆纳米复合材料的制备及其防腐性能研究

采用静电吸附与水热法制备一种石墨烯/二氧化锆（rGO/ZrO₂）复合材料,将所制备的rGO/ZrO₂作为填料加入环氧树脂涂料中,得到环氧复合防腐涂料。通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）及红外光谱（FI-IR）分析rGO/ZrO₂的结构及微观形貌,采用电化学阻抗谱（EIS）分析rGO/ZrO₂环氧涂层的防腐性能。结果表明：ZrO₂纳米颗粒均匀分散在rGO上,平均粒径约为5~10 nm;与纯环氧涂层、rGO环氧涂层、ZrO₂环氧涂层相比,rGO/ZrO₂环氧涂层的防腐性能最好,其阻抗值为7.00 GΩ·cm²。     

Rapid electroplating of insulators

Electrochemical techniques for depositing metal films and coatings have a long history. Such techniques essentially fall into two categories, with different advantages and disadvantages. The first, and oldest, makes use of spontaneous redox reactions to deposit a metal from solution, and can be used on both insulating and metallic substrates. But the deposition conditions of these processes are difficult to control in situ, in part because of the variety of salts and additives present in the solution. The second approach-electroplating-uses an electric current to reduce metal ions in solution, and offers control over the quantity (and, to some extent, grain size) of deposited metal. But application of this technique has hitherto been restricted to conducting substrates. Here we describe an electroplating technique that permits coating of insulating substrates with metals having controlled grain size, thickness and growth speed. The basis of our approach is the progressive outward growth of the metal from an electrode in contact with the substrate, with the cell geometry chosen so that the electron current providing the reduction passes through the growing deposit. Such an approach would normally form dendritic or powdery deposits, but we identify a range of conditions in which uniform films rapidly form.