电化学沉积聚苯胺膜及其耐蚀性研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuanxu52051
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最新研究成果表明,聚苯胺作为一种优良的防腐材料逐渐引起重视,并且成为导电聚苯胺最有希望的研究领域。因导电聚合物(如聚苯胺)通常不溶于水和一般有机溶剂,且无热塑性,故加工困难,涂料生产成本很高,涂料的生产和涂装过程涉及大量的挥发性有机溶剂,易造成生产和周围环境的空气污染,危害工人健康。因此,采用电化学法制备导电聚苯胺在防腐蚀应用上应具有更大的优势。 通过实验,在硫酸-苯胺电解液中分别用电化学恒电位法和恒电流法在不锈钢(1Cr18Ni9Ti)基材上成功制备出导电聚苯胺膜,并且研究了有关工艺参数对镀层性能的影响,从中筛选出的最佳工艺条件为:硫酸1.5mol/L:苯胺0.5mol/L,聚合温度为10~30℃;电流密度为0.5~5 mA/cm2;聚合时间为2~10min。 扫描电镜分析表明:经过烘烤的膜层与未经烘烤的膜层没有太大的区别,但经过烘烤的聚苯胺膜层有些部位有一定的裂痕。X射线衍射分析表明:此时制备的聚苯胺膜为结晶态结构。 耐蚀性表明:表面覆盖聚苯胺膜后的不锈钢,其点蚀电位比无膜时升高了1000mV左右,导电聚苯胺膜可显著提高不锈钢的抗点蚀性能,具有良好的点腐蚀防护效果。 实验发现不锈钢(1Cr18Ni9Ti)基体上,采用的质子酸不同(H2SO4、HCl、HNO3、H3PO4和CH3COOH),苯胺的聚合电位有所不同,制备的聚苯胺膜的颜色及防腐蚀性能也有所不同,但制备的聚苯胺膜都是导体。随着所用质子酸苯胺溶液的酸性不断加强,苯胺的聚合电位是不断降低的,所需的聚合电流也是不断减少的。并且,基体表面的光洁度越高,沉积速度就越慢,制备的聚苯胺膜就越均匀、致密。耐蚀性表明:以H3PO4为质子酸的苯胺溶液中制备的聚苯胺膜的耐腐蚀性能是最好的。 实验发现低碳钢在草酸-苯胺溶液中,采用恒电流阳极电解法在低碳钢上制备了聚苯胺膜层,该电解过程主要包含金属活性溶解—钝化—聚苯胺膜聚合沉积等三个先后发生的步骤。所得聚苯胺膜呈蓝绿色,均匀致密,与低碳钢基体的结合较好。 通过实验,在草酸-苯胺电解液中用电化学恒电流法在低碳钢(08F)基材上成功制备出导电聚苯胺膜,并且研究了有关工艺参数对镀层性能的影响,从中筛选出的最佳工艺条件为:草酸1.0mol/L;苯胺0.5mol/L,聚合温度为10~30℃;电流密度为0.5~2 mA/cm2;聚合时间为2~10min。昆明理工大学硕士研究生学位论文 耐蚀性表明:聚苯胺膜的存在可以显著地提高低碳钢的耐腐蚀性和抗点蚀能力。 实验发现,要想在低碳钢上制备出聚苯胺膜,必须避免采用硫酸、盐酸、硝酸等这样的强酸,应采用象草酸这样的弱酸,但酸的浓度也不能太高,否则阳极溶解速度大于聚苯胺膜的沉积速度。 实验发现,在易钝化的金属基体(如:不锈钢)上,容易制备出聚苯胺膜,而有的金属(镁)要制备出聚苯胺膜,就必须先进行特殊的表面处理。并不是所有的金属基体都能制备出聚苯胺膜,如纯铜。 在氧化错基体土制备的聚苯胺膜,极化曲线表明聚苯胺膜的电极电位(l .66V)比氧化铅的电极电位低(l .55V),具有较低的析氧过电位,所以降低了硫酸锌的分解电压。就降低了槽电压,节省了能源。
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