石墨烯及石墨烯/环氧复合涂层的防腐蚀性能

采用化学气相沉积法(CVD)在铜表面沉积石墨烯薄膜,研究了石墨烯及石墨烯/环氧复合涂层对金属铜的防腐蚀性能。采用透射电镜和拉曼光谱对石墨烯结构进行了表征。借助于Gamry电化学工作站测试样品的电化学阻抗谱。为了增强石墨烯的防腐蚀能力,在石墨烯表面旋涂环氧树脂涂层。结果表明,石墨烯对铜具有一定的保护作用;多层石墨烯在腐蚀初期对铜的防腐蚀效果较好,但到腐蚀中后期,少层数石墨烯的防腐蚀效果优于多层石墨烯;旋涂环氧树脂涂层在一定程度上提高了石墨烯的防护能力。     

耐腐蚀氧化石墨烯复合涂层的研究进展

腐蚀问题会影响金属材料的安全性和耐久性,是造成工程装备和设施失效及破坏的主要原因,严重损害了经济发展和人身安全。涂层是最有效和经济的防腐措施,随着对涂层性能的要求越来越高,复合涂层材料受到科研工作者的广泛关注。石墨烯具有高导电率、高硬度和优异的阻隔性等性能,但同时具有疏水性和易团聚的特点。氧化石墨烯的结构与石墨烯相似,高长径比能够提供有效的阻隔性能,表面丰富的含氧基团为化学改性提供了反应位点,从而实现在基体中均匀分散的目的,是一种可用于增强涂层防腐能力的理想碳材料。首先介绍了氧化石墨烯的制备和化学改性方法,并且对比了不同化学改性方法的优缺点以及作用机制。然后分类阐述了氧化石墨烯复合防腐涂层的研究现状,探讨了氧化石墨烯含量、分散性和制备条件等因素对复合涂层的影响。最后从不同方面(制备工艺、分散技术、防腐机制和工程应用)分析了氧化石墨烯涂层存在的主要问题,并展望了氧化石墨烯涂层的发展方向。     

金属-石墨烯复合涂层研究进展

对石墨烯与各种材料的复合涂层进行了详细的介绍,主要包括金属-石墨烯复合涂层的制备方式、制备工艺、石墨烯的分散性以及石墨烯的添加对涂层性能的影响.电沉积、化学镀和电刷镀等制备方式都可以获得均匀致密的复合涂层,石墨烯的加入细化了涂层的晶粒,使涂层的微观形貌发生了一定的改变.石墨烯作为第二相粒子添加时,机械超声分散效果较差,一般通过添加表面活性剂再配合机械超声分散的方式来分散石墨烯,表面活性剂中的阴离子活性剂与阳离子活性剂配合使用分散效果较好.另外,还有一种保持石墨烯在溶液中浓度动态平衡的方法也有较好的效果.石墨烯作为第二相粒子加入金属涂层中,增强了金属涂层的导热、导电、耐磨、硬度和耐腐蚀等方面性能.最后,分析展望了金属与石墨烯复合涂层的发展趋势.     

不锈钢表面聚苯胺纳米纤维/改性氧化石墨烯/水性环氧复合涂层的制备与防护性能研究

在氧化石墨烯纳米片(GO)改性的基础上,于非盐酸介质中采用原位共聚法合成了聚苯胺纳米纤维/改性氧化石墨烯复合材料(PANI-F/CTGO),将其作为防腐增效组分引入到水性环氧聚合物乳液(WEP)中构建复合涂料。采用电化学方法和盐雾实验研究了涂料在加速腐蚀条件下对不锈钢的腐蚀防护作用,对腐蚀产物结构进行了分析。复合材料中PANI-F与CTGO的化学键接提高了PANI-F/CTGO在环氧乳液中的分散性和相容性。非盐酸介质条件下制备的PANI纳米纤维没有腐蚀介质盐酸的引入,在涂层中能发挥出更好的耐蚀性;PANI-F/CTGO/WEP涂层具有较高的开路电位(OCP)值和阻抗模,耐盐雾时间达到720 h,显示了优异的防腐性能,这主要是PANI-F/CTGO的主动钝化与物理阻隔协同作用的结果。     

改性氧化石墨烯基环氧富锌涂层的防腐蚀性能

目的 通过添加改性氧化石墨烯,提高环氧富锌涂层的防腐性能.方法 采用对氨基苯磺酸重氮盐、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)以及磺化碳纳米管(SMWCNT)作为改性剂,分别对氧化石墨烯(GO)进行改性处理,并制备改性氧化石墨烯基环氧富锌涂层.采用X-射线衍射谱、傅里叶红外转换光谱和扫描电镜,分析了GO改性前后的结构变化和在涂层中的...     

玻璃纤维/环氧复合涂层耐腐蚀性能研究

研究了超细玻璃纤维对双酚A型(E44)和双酚F型(DER354)环氧树脂涂层体系力学性能和耐腐蚀性能的影响。通过盐雾试验和电化学阻抗谱(EIS)研究了涂层的耐腐蚀性。结果表明在双酚A和双酚F环氧树脂组成的涂料体系中,双酚A环氧树脂能够提高涂层的硬度,而双酚F环氧树脂能够提高涂层的耐腐蚀性。     

电沉积制备氧化石墨烯-羟基磷灰石复合涂层

采用电沉积方法在钛表面制备氧化石墨烯-羟基磷灰石(Graphene oxide/Hydroxyapatite,GO/HA)复合涂层,通过调整GO的浓度,研究GO对所得涂层晶体结构及生物学性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱分析所得涂层的表面形貌和物相构成,用SEM观察涂层表面MG63成骨样细胞生长情况。结果表明,电沉积法可在钛表面制备GO/HA复合涂层,且随GO浓度增加,HA结晶度增加。此外,复合涂层较单纯HA涂层更能促进成骨样细胞早期粘附。     

石墨烯/环氧树脂复合涂层耐腐蚀性能的研究

用匀胶旋涂法在7075铝合金表面制备了与基底结合良好的石墨烯/环氧树脂复合涂层.分别采用SEM和显微硬度计对该复合涂层的表面形貌和硬度进行分析,并测量了复合涂层与基底的结合力;研究了石墨烯含量、涂层厚度对复合涂层耐腐蚀性的影响.结果 表明:石墨烯/环氧树脂复合涂层能明显提高铝合金的耐腐蚀性,当石墨烯含量为0.5wt％、...     

交变压力环境下KH-550改性氧化石墨烯环氧涂层的失效机制

石墨烯因其优异的力学性能及热化学稳定性、较大的比表面积而在防腐涂层应用中备受关注。采用硅烷偶联剂KH550对氧化石墨烯(GO)进行表面改性,研究了改性GO对深海交变压力模拟环境下环氧涂层失效机制的影响。利用TEM和沉降实验观察了GO粉末的分散性及其与环氧树脂的相容性;利用重量法、附着力测试和拉伸测试研究了涂层的防护性能;利用OCP和EIS研究了涂层在交变压力下的失效历程。结果表明：KH550改性GO涂层在抗渗透性、强韧性、附着力等方面均有明显提高。添加改性GO减少了涂层的表面缺陷,更加致密的涂层结构有效阻碍了溶液的扩散。改性GO与环氧树脂结合良好的界面可延缓交变压力的破坏作用,从而延长了涂层在交变压力环境下的使役寿命。     

石墨烯基防腐涂层研究进展

自石墨烯发现以来,其优异的导电性、力学性能、热导性、光学性能等吸引了研究学者的广泛关注。此外,石墨烯稳定的sp2杂化结构使其自身具有良好的化学惰性、抗氧化能力和抗渗透性,被认为是一种理想的防腐材料,在金属材料的防腐领域具有非常大的应用前景。基于此,综述了石墨烯防护薄膜和石墨烯/有机涂层在金属腐蚀防护领域的研究进展,并从分散角度阐述了石墨烯的功能化对有机涂层防腐性能的影响;同时归纳了石墨烯的高导电性对有机涂层防护性能的影响以及防护机理。最后展望了石墨烯薄膜和石墨烯有机涂层在金属腐蚀防护应用方面面临的一系列难题以及发展方向。     

纳米SnO_2/聚苯胺/环氧复合涂层的防腐蚀性能

采用原位氧化聚合法合成了不同质量比的纳米SnO2/聚苯胺复合材料,运用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)对材料进行表征,并在304不锈钢表面制备了纳米SnO2/聚苯胺的环氧涂层,利用电化学工作站和浸泡增重试验研究其耐蚀性能。结果表明,纳米SnO2/聚苯胺复合材料的防腐蚀效果优于聚苯胺,且当SnO2在复合材料中的质量分数为4%时,防腐蚀性能最佳。依据不锈钢表面复合涂层的结构,建立合理的等效电路,结合电化学阻抗谱数据,研究了纳米SnO2/聚苯胺/环氧复合涂层耐蚀性增强的机制。     

石墨烯/生漆复合抗静电涂层的制备与性能

分别以碳系材料石墨烯、炭黑、石墨为导电填料,生漆复合物为基材制备生漆复合抗静电涂层,讨论了导电填料含量对涂层导电性与力学性能的影响,并用扫描电镜(SEM)和热重分析仪(TGA)对涂层进行分析。结果表明:当导电填料石墨烯、炭黑、石墨的添加量分别为0.6%、15%、15%时,涂层具备抗静电能力。石墨烯复合涂层的附着力为0级、柔韧性1mm、耐冲击性50cm,优于未加填料的涂层以及添加石墨、炭黑为导电填料的复合涂层。同时,石墨烯复合涂层的耐介质性能以及耐热性能均表现优异。     

还原氧化石墨烯对纳米银线/还原氧化石墨烯复合柔性透明导电薄膜影响

纳米银线和还原氧化石墨烯为导电相,混合纤维素膜为基底,采用真空抽滤法制备了柔性透明导电薄膜。研究了还原氧化石墨烯对柔性透明导电薄膜的光电及机械性能的影响。研究结果表明,随着还原氧化石墨烯含量的增加,导电薄膜的透过率变化不大,但薄膜的方阻逐渐下降。通过胶带测试200次原位监控方阻变化以及弯曲疲劳200次测试原位监控方阻变化研究纳米银线和石墨烯导电相在混合纤维素膜表面的附着力和薄膜的弯曲疲劳特性。研究结果表明,经过200次的胶带测试,薄膜的方阻几乎没有改变。弯曲测试结果表明,薄膜方阻约有3%的改变。说明薄膜具有良好的稳定性。分析认为,纳米银线-石墨烯复合薄膜具有良好的稳定性与纳米银线和石墨烯埋在混合纤维素膜表面有关。     

聚苯胺/纳米碳化硅/环氧复合涂层的制备及其防腐蚀性能

在纳米SiC存在的情况下,以苯胺单体为原料,过硫酸铵为氧化剂,采用化学氧化聚合法制备了聚苯胺/纳米SiC复合物。采用SEM、XRD、UV-vis等方法对产物进行形貌观察和结构表征。将涂层中分别含有聚苯胺和聚苯胺/纳米SiC复合物填料成的碳钢片浸泡于3.5%NaCl溶液中,通过开路电位、极化曲线和电化学阻抗谱来评价涂层的防腐蚀性能。结果表明,涂层中含有聚苯胺/纳米SiC复合物填料成分的碳钢片抗腐蚀能力强于含聚苯胺的碳钢片,腐蚀电位最高,腐蚀电流密度最小;而裸钢片腐蚀电位最小,腐蚀电流密度最大。     

聚苯胺原位聚合改性氧化石墨烯制备复合涂层及其耐腐蚀性能研究

目的 提高聚苯胺(PANI)涂层的腐蚀防护性能,并明确其防腐机理.方法 通过原位聚合的方法,采用PANI对氧化石墨烯(GO)进行功能化修饰,并对其在GO表面的生长状态进行调控.利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、拉曼光谱仪(Raman)和场发射高分辨扫描电镜(FESEM),对功能化GO的结构和形貌进行表征和分析;然后将其引入到聚苯胺涂层中,制备PANI/GO复合涂层.采用电化学阻抗谱(EIS)详细研究PANI涂层以及不同的PANI/GO复合涂层对不锈钢基材的腐蚀防护效应,并对其耐腐蚀机制进行探讨.结果 PANI均匀地生长在GO片层上,其结构与形貌可以通过控制苯胺的添加量进行有效调控,且PANI的原位聚合促进了GO的片层剥离及舒展,改善了其分散性以及与涂层间的相容性.与单一PANI涂层相比,PANI/GO复合涂层的稳定开路电压值较大,且当苯胺与GO的质量比为5︰1时,获得的功能化GO的分散效果最佳,对聚苯胺涂层的腐蚀防护性能增强效果最为显著.此时复合涂层表现出最大的容抗弧直径,且电化学阻抗谱拟合后的电荷转移电阻最大,双电层电容最小.结论 PANI涂层本身可以在金属表面形成具有屏蔽作用的保护层,但其非致密的形态结构及腐蚀环境下的分子构型变化损害了涂层的腐蚀防护性能.通过功能结构化GO的复合,尤其是在GO分散性最佳的状态下,可有效提高涂层的致密性和抗渗透性,并且可抑制因质子反应导致的分子构型变化对涂层结构的破坏,从而增强涂层的腐蚀防护性能.     

环氧磷酸酯/水性环氧涂层的耐蚀性能

为研究水性环氧涂层缓蚀剂的制备及其耐蚀性能,采用化学法将磷酸接到双酚A环氧树脂上,并与N,N-二甲基乙醇胺中和制备水性环氧磷酸酯。将环氧磷酸酯添加到双组份水性环氧树脂中制备3种环氧磷酸酯/水性环氧涂层(E44,0.2%P-E44和0.5%P-E44)。采用极化曲线和交流阻抗谱技术研究了环氧磷酸酯/水性环氧树脂对Q235钢基体在3.5%NaCl溶液中的防护性能。结果表明:浸泡24h后,0.2%P-E44/碳钢体系的自腐蚀电流密度(0.431μA/cm2)低于E44/碳钢体系(0.928μA/cm2)和0.5%P-E44/碳钢体系(0.553μA/cm2);在浸泡24h内,3种涂层的涂层电容Qc逐渐增大,涂层电阻Rc和电荷转移电阻Rct逐渐较小,环氧磷酸酯可以显著提高纯水性环氧的Rc和Rct,进而提高水性环氧的耐蚀性能。当水性环氧树脂中环氧磷酸酯的含量为0.2%时,其防护性能较好。     

羟基磷灰石/氧化石墨烯/氢氧化镁复合涂层镁-钙合金的耐蚀性及骨折修复效果研究

镁金属在生理环境中的降解速率和生物活性改善有助于其在生物医用领域的应用推广,合金化处理和表面改性是两种有效的途径。本文针对镁-钙合金(ZQ)提出一种新的改性方法,利用水热处理、电泳沉积和电化学沉积的结合,在其表面上构建羟基磷灰石/氧化石墨烯/氢氧化镁(HA/GO/ Mg(OH)2)复合涂层。扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)分析证实,该复合涂层样品(ZQ-HEP)表面逐层形成了外层纳米薄片HA、中层絮片状GO、及内层Mg(OH)2纳米片的复合涂层。体外电化学耐腐蚀性测试分析表明,涂层化的ZQ-HEP比未处理ZQ样品在磷酸缓冲盐溶液(PBS)中有更优的耐蚀性。通过构建的体内兔股骨髁骨折模型,评价表面改性前后ZQ样品的骨折修复效果。术后大体观察、影像学和组织学分析证实,体内生理环境下ZQ-HEP螺钉比ZQ螺钉能降低析氢速率,减少皮下气肿现象。同时,ZQ-HEP螺钉因其更优的耐蚀性,在术后4周内可较好地保持其材料的完整性,同时介导更多的新骨长入,进而实现骨折的快速愈合。本研究提出的GO/HA/ Mg(OH)2复合涂层构建策略,可在调控镁金属降解速率的同时,显著提升其成骨修复效果,具有良好的临床应用前景。     

复合涂层技术研究进展

介绍了钢、有色金属和复合材料表面复合涂层技术工艺方法;概述了料浆法、喷涂法和包埋法等方法,分析了温度、时间、稀土氧化物等对复合涂层性能的影响。     

本征态聚苯胺/环氧有机硅复合涂层的防腐性能

目的研究本征态聚苯胺/环氧有机硅复合涂层在Na Cl溶液中对Q235低碳钢的防腐效果。方法以自制的本征态聚苯胺为防腐颜料,按比例加入填料及助剂,砂磨分散后制备质量分数为0.5%、1.0%及1.5%的本征态聚苯胺/环氧有机硅复合涂层。Q235钢板经砂纸打磨后去油除渍,采用喷涂方式涂覆制备涂层样品。利用扫描电子显微镜观察不同添加量的本征态聚苯胺在环氧有机硅涂层中的分散状态,涂层在质量分数为3.5%的Na Cl溶液浸泡不同时间,采用X射线光谱分析涂层浸泡后的物相,并通过开路电位和电化学阻抗谱对比分析涂层的耐腐蚀性能。结果本征态聚苯胺/环氧有机硅复合涂层中EB添加量(质量分数)为1.0%时,颗粒分散较均匀且能促进形成致密的氧化钝化膜,浸泡后期的涂层表面微孔电阻值较高(Rpo=3.89×106Ω·cm2),表现出良好的电化学性能;添加量(质量分数)为0.5%时颗粒分散较稀疏,涂层的阻抗值和拟合电阻值均下降;添加量(质量分数)为1.5%时涂层的阻抗值和拟合电阻值较小,腐蚀速度不断加快。结论本征态聚苯胺添加量(质量分数)为1.0%时,其在环氧有机硅涂层的分散均匀且致密,并在3.5%的Na Cl溶液中浸泡后对Q235低碳钢表现出良好的防腐效果。     

激光功率对FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层组织及耐腐蚀性能的影响

以17-4PH不锈钢为基体材料,采用激光熔覆技术在不同激光功率(1600, 1800, 2000, 2200 W)下制备了FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层,研究了复合涂层的显微组织、物相组成、显微硬度分布和耐腐蚀性能。结果表明,制备的FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层的微观组织由体心立方(BCC)固溶体和M₂₃C₆、M₇C₃、Co₂C等金属间化合物组成;随着激光功率的增加,金属间化合物形成的析出相增加,涂层耐腐蚀性能先增加后降低。当激光功率为2000 W时,涂层的硬度最高,且具有最佳的耐腐蚀性能,其自腐蚀电位为0.631 V,约为基体的2.66倍,自腐蚀电流密度为0.319 μA/cm²。激光功率是影响FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层组织及耐腐蚀性的显著因素,激光功率的增大促进了涂层中碳化物析出相的生长,有利于提高涂层硬度与耐腐蚀性能,但过高的激光功率下生成的大量硬质金属间化合物增大了涂层的裂纹敏感性,涂层产生明显裂纹,导致涂层耐腐蚀性能降低。