金属表面半导体TiO2涂层光阴极保护的实验研究

论文摘要

钢铁工业及机器制造业的进步和发展,仍然是一个国家或民族社会生产力发展水平的标志,是经济实力强弱的标志。但是,现代钢铁工业及其相关产业一方面在迅速发展（1998我国主要金属材料资源钢材、铜材和铝材产量增速均超过10%）,而另一方面它又受到各种环境及工作介质的侵蚀,所以,金属（主要是钢铁）的腐蚀问题,一直伴随着铁的出现和铁制工具的使用而存在。自1828年发现阴极保护原理并于1944年首次将阴极电流保护应用到地下管道以来,利用阴极保护原理保护金属不受腐蚀,始终是腐蚀防护的主流,电化学保护法是现行金属保护的一种主流手段。 本文研究了涂有n型半导体TiO2的碳钢和纯铝在光线照射下的光电化学效应,并分析了不同光照条件、不同热处理温度、不同涂层厚度等对其的影响。通过测量电极电位可以得出工业用TiO2涂层在碳钢和纯铝表面都有明显的光电化学效应,能使碳钢的电极电位由—150mV左右降低到—550mV,并且有很好的滞留效应,电位能保持在较低值较长时间;能使纯铝的电极电位由—550mV下降到—800mV左右,并能使纯铝的电极电位降到孔蚀电位以下,即TiO2涂层能对这两种金属起到有效的阴极保护;对于自制的不同配比的TiO2溶胶进行纯铝表面的涂覆,并测量其电极电位,可以看出自制TiO2溶胶能产生显著的光电化学效应,能对纯铝进行阴极保护和防止其孔蚀;对涂层进行电镜能谱和XRD结构分析得出,TiO2涂层中TiO2为四方的锐钛矿型晶体,也正是锐钛矿型的TiO2才有光催化活性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 金属材料腐蚀概述
• 1.2.1 金属腐蚀
• 1.2.2 腐蚀分类
• 1.2.3 金属的保护
• 1.2.4 阴极保护
• 2涂层的光阴极保护'>1.3 TiO₂涂层的光阴极保护
• 2材料概述'>1.3.1 半导体TiO₂材料概述
• 2的特殊性质'>1.3.2 TiO₂的特殊性质
• 2涂层光阴极保护'>1.3.3 TiO₂涂层光阴极保护
• 2涂层的制备'>1.4 TiO₂涂层的制备
• 1.4.1 电子束沉积（EBD）
• 1.4.2 离子束辅助沉积（IAD）
• 1.4.3 离子束溅射沉积（IBSD）
• 1.4.4 活化反应蒸发（ARE）
• 1.4.5 离子镀（RFS）
• 1.4.6 射频溅射（RFS）
• 1.4.7 等离子金属有机物化学气相沉积（MOPCVD）
• 1.4.8 溶胶-凝胶法（Sol-gel）
• 1.5 二氧化钛涂层的应用前景
• 第二章 试验原料、设备及方法
• 2.1 试验原料
• 2.1.1 试验用基体材料
• 2溶胶'>2.1.2 工业用TiO₂溶胶
• 2溶胶—凝胶所用原料'>2.1.3 制备TiO₂溶胶—凝胶所用原料
• 2.2 实验装置及设备
• 2.3 试样的制备及处理
• 2.3.1 试样的前期处理
• 2.3.2 试样的打磨及清洗
• 2涂层的制备'>2.4 TiO₂涂层的制备
• 2涂层热处理'>2.5 TiO₂涂层热处理
• 2.6 试样密封绝缘
• 2.7 自然电位的测量
• 第三章 实验结果及分析
• 2溶胶的制备'>3.1 TiO₂溶胶的制备
• 3.2 碳钢表面发黑处理过程的工艺优化
• 2溶胶涂层的光电化学行为'>3.3 碳钢表面工业用TiO₂溶胶涂层的光电化学行为
• 3.3.1 光照下涂层试样的电极电位随时间的变化
• 3.3.2 不同光照条件下涂层试样的电极电位随时间的变化
• 3.3.3 涂层层数对电极电位的影响
• 3.3.4 涂层热处理温度对电极电位的影响
• 2涂层的光阴极保护效应的滞留效应'>3.3.5 TiO₂涂层的光阴极保护效应的滞留效应
• 2溶胶涂层的光电化学行为'>3.4 纯铝表面工业用TiO₂溶胶涂层的光电化学行为
• 3.4.1 烧成温度对光电化学效应的影响
• 3.4.2阳光下不同涂层方法对光电化学性能的影响
• 2涂层的极化曲线'>3.4.3 纯Al表面TiO₂涂层的极化曲线
• 2涂层试样的孔蚀电位'>3.4.4无光照条件下TiO₂涂层试样的孔蚀电位
• 3.4.5 纯铝表面有无涂层的自来水浸入实验
• 2溶胶涂层形貌分析'>3.5 工业用TiO₂溶胶涂层形貌分析
• 2涂层的电镜与能谱分析'>3.5.1 纯铝表面工业用TiO₂涂层的电镜与能谱分析
• 3.5.2 自制溶胶的电镜与能谱分析
• 2涂层XRD分析'>3.6 TiO₂涂层XRD分析
• 2溶胶的XRD分析'>3.7 自制TiO₂溶胶的XRD分析
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢