金属基溶胶-凝胶膜层修复及研究.pdf

摘要 金属基溶胶．凝胶膜层的修复研究 无机化学专业硕士研究生王韶音 指导教师 李青教授 摘 要 金属腐蚀已成为当前国民经济中急需解决的问题之一。在众多的表面处理工艺中，溶胶． 凝胶技术潜力巨大。但是由于溶胶一凝胶膜层遭到破坏后缺乏自修复的功能，故溶胶．凝胶膜层 的修复研究是目前科研工作重心所在之一。 本文在综述了溶胶．凝胶膜层研究进展的基础上，采用腐蚀研究领域中的代表性金属材料 镁合金作为基材，研究了硝酸根阴离子和水滑石颗粒对溶胶．凝胶／镁合金体系的缓蚀修复作用 及机理。利用电化学阻抗谱测试(EIS)、动电位极化测试、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外 光谱(FT_IR)、综合热分析等多种检测手段，对修复效果及机理进行测评和推断。 硝酸盐类缓蚀剂在溶胶．凝胶膜层上应用研究已相当广泛，但其机理大多归因于硝酸盐中 阳离子的修复作用。其中的阳离子在腐蚀环境中生成不溶或者难溶性盐沉积在缺陷处，修复 膜层以延长其保护效应。然而，硝酸盐中阴离子的作用却被忽略。文本首次探索了氯离子环 境中硝酸根对溶胶．凝胶／镁合金体系的影响并验证了其缓蚀修复作用，并得出硝酸根与氯离子 浓度最佳修复效果的摩尔比约为4×10五。此外，文中对硝酸根的修复机理也进行了初步探索。 随着镁合金等材料在循环水体系中的应用越来越普遍，在电解质中添加缓蚀剂也是修复溶胶． 凝胶膜层的一种有效方法。本文采用正硅酸乙酯和Y一(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷作为 前驱体制备溶胶一凝胶膜层，硝酸钠作为缓蚀剂添加到电解质中，研究硝酸根离子对溶胶．凝胶 ／镁合金体系的修复作用，为开发廉价高效缓蚀剂提供指导。 在研究电解质中阴离子对膜层作用的基础上，为了扩大溶胶．凝胶膜层的应用范围，本文 设计并实现了一种自修复溶胶一凝胶膜层。利用膜层中添加的水滑石颗粒的阴离子交换作用实 现自修复功能，并对其修复机理进行设想和论证。长期浸泡测试结果表明膜层中水滑石颗粒 的最佳添加量为10叭．％。通过x射线衍射和扫面电子显微镜观察验证设想：此种膜层的自 修复功能是通过膜层中添加的水滑石颗粒的阴离子交换作用实现的。 夭钥E例：镁合金溶J投I_凝胶修复硝酸根水滑石 of on anti．corrosion Healing s01．gelcoatings metalanda110vs InorganicChemist巧MasterPostgraduate：ShaoyinW撕g Li Supervisor：ProfessorQing ABSTRACT e)出ibit t0be雒aIlaltematiVetotoxicchromate Sol-gel-baSedcoatings 11ighpotentialit)r forsurfke ofmetals肌d aSevensmalldefectS coatings pre-treatⅡ1ent a110ys．HoweVer硒s00n inthe c踟ot the ofcorrosion 印pear coating，thecoatingstop deVelopmentprocess． This ontheresearch ofthe the e虢cts soI-geltechnolog)，，studied paperbaSed progress healing