Q235表面聚吡咯的電化學制備及其耐腐蝕性能研究.pdf

1、隨著工業(yè)化的發(fā)展，大量的金屬被應用于機械設備制造和道路橋梁建設等領域。但是由于很難做到對金屬腐蝕的有效防護，因而導致金屬腐蝕現(xiàn)象以及由此引起的災害事故日趨嚴峻。傳統(tǒng)的對金屬的保護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，然而工藝復雜且會嚴重污染環(huán)境。導電聚合物由于其導電，良好的吸附性，環(huán)境友好，結(jié)構適應性以及具有氧化還原性能等在金屬耐腐蝕保護中的應

2、用前途無量。Q235鋼筋由于具有良好的延展性，適度的強度及硬度而被大量應用于橋梁、廠房、化工設備等。本文針對在其表面涂覆導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溶液中進行電化學腐蝕測試時，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膜層耐腐蝕性能進行了研究。研究表明電化學合成時降低合成溫度以及進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，確定了電化學條件為恒電位電化學沉積，且電壓為0.95 V

5、，化學條件為攪拌且冰浴。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，通過進行紅外表征，確定膜層中均成功摻雜了磷酸根離子。又進行了電化學腐蝕測試，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越高對應的Icorr和腐蝕速率越大。從熱力學的角度來看，樣品PPy/P/Q235-3耐腐蝕性能相對較優(yōu)，對應的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對應的條件，又制備了Q235鋼筋長試件放于混凝土中進行實驗。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行復配，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行了電化學腐蝕測試研究，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Icorr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表面進行了修飾，并對其表面進行了紅外表征，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表面電化學沉積PPy膜層，采用掃描電鏡對膜層表面進行了觀察，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