不锈钢表面无机-有机杂化涂层的制备及其缓蚀抑菌性能研究

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1、目录硕士论文6．2建议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯49致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。50参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51VI硕士论文不锈钢表面无机一有机杂化涂层的制各及其缓蚀抑菌性能研究1绪论金属腐蚀现象十分普遍，广泛存在于工业生产和人们的日常生活中，而在石油化工、工厂车间、冶金、运输管道、海洋中的腐蚀现象尤为突出。不锈钢是人们生活生产中使用非常广泛的金属之一，由于不锈钢表面可以形成一层薄而致密并富含铬的氧化膜，因此，即使在潮湿的环境中不锈钢也具有良好的抗腐蚀性能。然而，在某些特

2、殊的条件下，不锈钢也会产生一定程度的腐蚀。每年不锈钢的腐蚀问题都会给社会带来巨大地经济损失，不仅极大地浪费了资源，而且也带来了重金属污染问题。因此，不锈钢的防腐蚀课题一直是世界各国科研人员的关注焦点。1．1不锈钢的腐蚀与防护1．1．1金属的腐蚀通常将金属腐蚀定义为金属与环境介质之间发生化学或者电化学作用而引起的破坏或者变质。在金属腐蚀过程中，金属因失去电子被氧化而转变成氧化态【1】。根据不同的腐蚀机理，人们将金属腐蚀分为电化学腐蚀、化学腐蚀以及物理腐蚀三大类，而根据腐蚀形态，金属腐蚀又可以分为全面腐蚀和局部腐蚀，其中局部腐蚀又包含点蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀、磨损腐蚀等一

3、系列的腐蚀形态。此外，微生物在金属表面具有很强的吸附作用，并在金属表面生成一层复杂而难以消除的生物菌落，俗称“生物膜”。这层生物膜对金属表面是极为不利的，可以产生物理降解和生物腐蚀。这种现象也称之为微生物腐蚀，这类腐蚀也造成了相当大的经济损失，全世界的金属腐蚀中，微生物腐蚀已经至少占了20％，直接经济损失达到300．500亿美元。因此，在寻找减少金属腐蚀程度的方法时，防止金属微生物腐蚀也是不能忽视的问题。1．1．2不锈钢腐蚀的保护方法不锈钢腐蚀的保护主要是根据其腐蚀机理，通过改变不锈钢材质、环境介质以及不锈钢表面改性等技术来减少不锈钢的腐蚀速率，以达到增加其使用寿命的目的。就实际应用而言

4、，目前使用比较广泛的方法有如下4种。1．1．2．1改变不锈钢材质配方这种方法是最根本的增强不锈钢抗腐蚀性能的方法。研究表明，铬、钼、镍、钒、硅、氮、铼、银等元素对点蚀可以起到缓蚀作用，而锰、硫、钛、铽、铌、硒等元素则起加速腐蚀作用。因此，可以通过增加钼、镍、硅等元素来改变不锈钢中的金相组织以及电化学状态，从而提高不锈钢表面钝化膜的稳定性。另外，1绪论硕士论文大量的研究也表明，增加不锈钢材料中镍、铬、钼元素的含量，可以显著提高不锈钢的抗缝隙腐蚀性能【2J。1．1．2．2缓蚀剂保护法通过添加缓蚀剂来减少金属的腐蚀，已经在实际应用中取得了良好的效果，并获得了较高的经济效益。使用缓蚀剂也成为金属

5、防护最广泛的方法之一，尤其是在酸性介质中【3，4

6、。美国在上世纪40年代开始使用亚硝酸盐和铬酸盐作为缓蚀剂【5，刨，但研究发现其对人体具有毒害作用，于是逐渐停止使用这两类缓蚀剂。上世纪80年代，美国、日本开始使用磷酸盐、有机磷缓蚀剂【．7，引。由于对金属具有很好的保护效果，聚磷酸盐和有机磷缓蚀剂在石油化工、工厂设备等方面得到广泛的应用。从植物中提取有机物作为缓蚀剂，由于具有缓蚀效率高、原材料廉价易得等特点，成为最近二三十年研究热点。LiXianghong等【9l从竹叶中提取出有机缓蚀成分，并作为盐酸酸洗缓蚀剂和硫酸酸洗缓蚀剂的主要成分，通过失重法研究这两种缓蚀剂对冷轧钢的缓蚀效果。结果表

7、明，浓度为1．0mol／L盐酸酸洗缓蚀剂和O．5mol／L硫酸酸洗缓蚀剂对冷轧钢的缓蚀效果最好，同时，盐酸酸洗缓蚀剂的缓蚀效果比硫酸酸洗缓蚀剂的缓蚀效果好。潘美贞等【lo】研究了桉树叶提取物在酸性介质中对A3钢的缓蚀效果，结果发现，加热回流萃取法得到的缓蚀剂缓蚀效果可高达90％以上。1．1．2．3电化学保护法不锈钢的电化学保护是通过改变不锈钢的电位，使其处于钝化状态，从而降低不锈钢腐蚀速率的一种方法。电化学方法可以分为阴极保护和阳极保护。其中阴极保护已经广泛的应用于防止工业设备遭到全面腐蚀。Eltai等【llJ研究了在两种不同条件下的阴极保护对具有环氧树脂涂层的不锈钢在水溶液中的腐蚀情况

8、。而Panossian等【12】利用锌、铝以及锌铝合金作为不锈钢的阴极保护涂层，研究了不锈钢的大气腐蚀情况。1．1．2．4不锈钢表面涂层保护法早期的研究人员主要利用电镀(如镀铜、镀锌、镀镍等)、化学镀(如聚苯胺膜、陶瓷等)、涂刷(如刷油漆等)等方法对不锈钢表面进行处理，以此提高不锈钢的耐腐蚀性。但是经这类方法改性得到的不锈钢表面镀层容易脱落，致使改性效果差。后来研究人员在金属材料表面制备一层纳米Si02、纳米Ti02以及掺杂银、铁、