Q235表面聚吡咯的電化學(xué)制備及其耐腐蝕性能研究.pdf

1、隨著工業(yè)化的發(fā)展，大量的金屬被應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備制造和道路橋梁建設(shè)等領(lǐng)域。但是由于很難做到對金屬腐蝕的有效防護(hù)，因而導(dǎo)致金屬腐蝕現(xiàn)象以及由此引起的災(zāi)害事故日趨嚴(yán)峻。傳統(tǒng)的對金屬的保護(hù)主要是在金屬表面涂覆含有甲醛的油漆，此方法低效且對環(huán)境傷害較大;或者電鍍鋁鋅等貴金屬，但成本較高;也有些是采用鉻酸鹽使金屬表面鈍化，然而工藝復(fù)雜且會嚴(yán)重污染環(huán)境。導(dǎo)電聚合物由于其導(dǎo)電，良好的吸附性，環(huán)境友好，結(jié)構(gòu)適應(yīng)性以及具有氧化還原性能等在金屬耐腐蝕保護(hù)中的應(yīng)

2、用前途無量。Q235鋼筋由于具有良好的延展性，適度的強(qiáng)度及硬度而被大量應(yīng)用于橋梁、廠房、化工設(shè)備等。本文針對在其表面涂覆導(dǎo)電聚合物以改善防蝕性能而展開。
　　首先，以草酸為電解質(zhì)溶液，冰浴且攪拌條件下采用恒電位電化學(xué)沉積方法在Q235表面沉積PPy膜層，改變沉積電位制備得到PPy-Q235系列樣品。PPy膜層的生成主要分為三個階段——鋼鐵的溶解，鋼鐵表面鈍化膜的形成，F(xiàn)e2C2O4·2H2O溶解后吡咯在鐵基體表面生長沉積。然后對以

3、上樣品進(jìn)行紅外表征表征，發(fā)現(xiàn)在0.75～0.95 V電位范圍內(nèi)均可以在Q235表面沉積得到摻雜有C2O42-的PPy膜層。采用掃描電鏡進(jìn)一步對PPy膜層表面的微觀形貌觀察，發(fā)現(xiàn)相對其他電位下沉積得到的樣品，在0.95 V電位下制備的樣品的膜層表面顆粒更均勻、堆砌更致密，膜層中C2O42-的摻雜量也最多。在3.5wt.％NaCl溶液中進(jìn)行電化學(xué)腐蝕測試時，結(jié)果表明，0.95 V電位下制備的樣品的耐腐蝕性能最好，腐蝕電位從裸Q235的-0.

4、693 mV提高至-0.066 mV，在腐蝕電位得到較大提高的情況下，腐蝕速率也從0.412 mm/yr降低至0.040 mm/yr，減小了約10倍。確定沉積電位為0.95 V后，又對溫度、攪拌等因素對PPy膜層耐腐蝕性能進(jìn)行了研究。研究表明電化學(xué)合成時降低合成溫度以及進(jìn)行磁力攪拌均可以提高膜層的耐腐蝕性能，其中降低溫度對改善膜層的耐腐蝕性能更顯著。
　　根據(jù)上述研究的結(jié)果，確定了電化學(xué)條件為恒電位電化學(xué)沉積，且電壓為0.95 V

5、，化學(xué)條件為攪拌且冰浴。然后在沉積PPy膜層過程中在草酸電解質(zhì)溶液中添加了不同濃度的磷酸鈉緩蝕劑，通過進(jìn)行紅外表征，確定膜層中均成功摻雜了磷酸根離子。又進(jìn)行了電化學(xué)腐蝕測試，得出結(jié)論如下:摻雜有磷酸根離子的樣品的腐蝕電位Ecorr腐蝕電流Icorr和腐蝕速率均高于未摻雜時的樣品，且Ecorr越高對應(yīng)的Icorr和腐蝕速率越大。從熱力學(xué)的角度來看，樣品PPy/P/Q235-3耐腐蝕性能相對較優(yōu)，對應(yīng)的Ecorr和腐蝕速率分別為0.009

6、mV和1.090 mm/yr。以樣品PPy/P/Q235-3對應(yīng)的條件，又制備了Q235鋼筋長試件放于混凝土中進(jìn)行實驗。放置于恒溫度28℃，恒濕度90％ rh的條件下28天后，通過宏觀觀察鋼筋的銹蝕情況，得出混凝土中Q235鋼筋耐腐蝕性能優(yōu)劣情況依次為:打磨后電沉積PPy膜層的Q235、未處理電沉積PPy膜的Q235、打磨處理的Q235、未處理的Q235。而后采用磷酸鈉與鉬酸鈉進(jìn)行復(fù)配，紅外的結(jié)果表明，膜層中亦成功摻雜了鉬酸根離子。又在

7、3.5wt.％NaCl、1 mol/L H2SO4和0.1 mol/L NaOH溶液中對上述制備的樣品進(jìn)行了電化學(xué)腐蝕測試研究，結(jié)果表明:在NaCl溶液中，樣品PPy/P/Q235-3相對樣品PPy/Mo/Q235有較高的Ecorr，但I(xiàn)corr也相對較大，樣品PPy/P-Mo/Q235的Ecorr和Icorr介于兩者之間;在H2SO4和NaOH溶液中，樣品PPy/P-Mo/Q235的耐腐蝕性能均為最優(yōu)。
　　文章的最后采用多巴胺

8、對Q235表面進(jìn)行了修飾，并對其表面進(jìn)行了紅外表征，發(fā)現(xiàn)在室溫下，通過將Q235浸泡在多巴胺溶液中靜置即可在Q235表面成功生長多巴胺聚合物。電化學(xué)腐蝕測試結(jié)果表明采用多巴胺修飾Q235表面，耐腐蝕性能會有一定的改善。然后又在多巴胺修飾后的Q235表面電化學(xué)沉積PPy膜層，采用掃描電鏡對膜層表面進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)相較于未采用多巴胺修飾Q235表面就電沉積的PPy膜層，多巴胺修飾后沉積得到的PPy膜層顆粒更小，粒徑均值分別為65μm和45μ