脈沖電沉積技術制備硅烷-氧化石墨烯復合涂層及其電化學性能研究.pdf

1、2024鋁合金(AA2024)具有高強度及低密度的優點,是工業上廣泛應用的合金材料之一,但由于含有較高含量的Cu元素,合金的耐蝕性大為降低,常發生點蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕開裂及剝落腐蝕等。對鋁合金表面進行恰當的處理和改性能夠較大程度地提高其耐蝕性能。傳統的鋁合金表面防腐蝕處理方法有磷化、鈍化及陽極氧化等工藝。然而隨著國際環境保護標準的提高,傳統處理方法越來越不能適合人類社會更高的環境要求,因此,尋求環境友好、綠色環保的表面處理技術成為國

2、內外研究人員迫切解決的課題。另外,傳統的浸涂法或旋涂法制備的涂層都受到厚度、均勻性的限制,不能對金屬基體起到持久保護作用。針對這些問題,本課題將著力于:1)選用綠色環保的硅烷偶聯劑作為表面處理劑,制備了一種能對金屬基體起到持久防護作用的耐蝕性有機-無機復合涂層;2)采用脈沖電沉積技術,簡單易操作,能實現可控制備。
　　與其他沉積技術相比,脈沖電沉積技術制備的涂層的電化學性能更好。采用脈沖電沉積技術制備了硅烷(BTESPT)涂層,與

3、裸AA2024相比,制得的硅烷涂層在短時間內對金屬基體能起到較好的保護效果。另外,沉積技術存在最佳沉積條件,研究發現,在沉積溫度為40℃、沉積頻率為1 Hz的條件下制得的BTESPT涂層展示了最優的抗腐蝕性能,短時間內對基體表現出更優越的保護效果。盡管如此,掃描電子顯微鏡(SEM)表征發現,制備的硅烷涂層的表面形貌較均勻,但局部區域能看到有氣孔存在。
　　通過氧化石墨法制備了氧化石墨烯(GO),并采用脈沖電沉積技術制備了氧化石墨烯

4、涂層,測試結果表明氧化石墨烯涂層能對AA2024基體起到一定的防護效果。采用電化學阻抗圖譜分析,在0.4 V沉積電壓、濃度為1.0 mg/ml下制備的氧化石墨烯涂層具有更好的保護效果,表現出了較好的抗腐蝕性能。由SEM發現,制備的氧化石墨烯涂層均勻,并且有明顯的褶皺層。
　　采用循環伏安法選取了沉積有BTESPT涂層的AA2024在氧化石墨烯溶液中的沉積電位,硅烷/氧化石墨烯涂層在BTESPT溶液中的沉積電位,以及BTESPT涂層

5、在BTESPT與GO混合溶液中的沉積電位,測試發現,氧化石墨烯的沉積電位為1.0 V,BTESPT的沉積電位為-0.5 V,BTESPT與GO混合溶液的沉積電位為-0.8 V。比較了不同沉積方式下制備的涂層的性能,得出混合沉積制備的涂層的電化學性能優于層層自組裝沉積得到的涂層的性能。然而,硅烷化處理后制得的硅烷、氧化石墨烯復合涂層的電化學性能有所提高,其中硅烷/氧化石墨烯/硅烷層層自組裝涂層表現出最佳的電化學性能;分別研究了硅烷/氧化石