钢筋表面Cr3+、Ni3+离子改性钼酸盐转化膜的制备及其性能研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:minyii
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混凝土中钢筋的腐蚀是导致混凝土结构失效的主要原因之一,钢筋腐蚀一旦导致混凝土结构失效,将会给国民经济和人民生命安全造成巨大损失。因此,提高钢筋的耐腐蚀性能具有重大意义。通过钢筋表面耐蚀性转化膜的制备,可以在较低的成本投入条件下,有效提高钢筋的耐腐蚀性能。本文以铁的钝化膜理论为指导,通过在钼酸盐转化膜成膜液中加入低毒的Cr3+、Ni3+离子,对钼酸盐转化膜进行改性,以制备适用于混凝土中高碱环境下的耐腐蚀膜层。  通过向基础钼酸盐转化液中单一添加Cr3+、Ni3+离子,并分别设定低、中、高三种梯度添加量,制备不同Cr3+、Ni3+离子改性钼酸盐转化膜。通过循环极化曲线测试、电化学阻抗谱、M-S曲线、零电荷电位测试、恒电位极化曲线测试以及SEM分析和XPS分析等试验方法,分别对所得不同离子改性钼酸盐转化膜的极化性能、电化学阻抗性能、半导体性能、离子吸附性能、钝化成膜机制以及微观形貌和元素组成等方面进行研究分析,并与钢筋钝化膜以及未改性的钼酸盐转化膜进行对比。发现Cr3+、Ni3+离子的添加可以有效提高钼酸盐转化膜的耐蚀性能。同时,添加量存在最优值。当向溶液中加入15g/L Cr(NO3)3时,膜层电化学性能整体提升,膜层表面平整、裂纹明显减少,膜层具有一定自修复性能;当向溶液中加入16g/L Ni(NO3)3时,膜层维钝电流密度以及施主密度大幅降低,膜层耐腐蚀性能升高,但膜层不具备自修复性能。  在研究单一离子对钼酸盐转化膜的影响后,利用正交试验法制备不同工艺转化膜,并以膜层保护电位及维钝电流密度为指标,分别筛选出膜层自修复能力最高和腐蚀速率最低的转化液配方。当转化液中磷酸14g/L、钼酸钠28g/L、硝酸铬15g/L、硝酸镍18g/L,所得膜层具有较好的自修复性能,耐点蚀性能最佳,可用于含有侵蚀性离子(如 Cl-)的环境中。转化液中磷酸12g/L、钼酸钠28g/L、硝酸镍18g/L,膜层在完好状态下,屏蔽性能最好,腐蚀速率最低,耐腐蚀性能优良。此方案适用于侵蚀性离子浓度较低的环境中。
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