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本文主要研究在304不锈钢和低碳钢表面制备纳米TiO<,2>涂层工艺,以及防腐蚀性能。
首先,利用溶胶凝胶法和浸渍提拉法在304不锈钢上制备纳米TiO<,2>涂层。制备的涂层均匀致密和呈彩色透明。利用CHI660在3 wt%NaCl溶液光电化学测试,纳米TiO<,2>/304不锈钢在紫外光的照射下的开路电位比304 不锈钢基体的腐蚀电位低,纳米TiO<,2>涂层作为非牺牲性阳极对304不锈钢基体有阴极保护作用,具有优异的防腐蚀性能。在2.5 wt%NaHCO<,3>的弱碱性溶液中电化学测试,也具有同样的效果,且电位下降更低,更能增加304不锈钢的耐蚀性。采用溶胶凝胶法和浸渍提拉法在304不锈钢表面制备纳米TiO<,2>防腐蚀涂层的最佳工艺条件是提拉次数为4次,热处理温度400℃,时间为1 h。XRD分析,TiO<,2>为锐钛矿晶型,粒径为26.5 nm。XPS表面成分分析,涂层表面只含有Tj、O、C三种元素,没有出现其他金属元素。提拉四次,400℃热处理1 h的涂层厚度约为125 nm,附着力0级和硬度9H以上。5 wt%NaCl溶液腐蚀失重试验表明,在紫外光的照射下有纳米TiO<,2>涂层的304不锈钢耐蚀性最好,腐蚀失重约为没有纳米TiO<,2>涂层的304不锈钢的四分之一。
其次,利用液相沉积法在 304不锈钢表面制得纳米TiO<,2>涂层,通过控制反应物量的配比和沉积时间可以得到不同厚度和颜色的纳米TiO<,2>涂层。同一配比下涂层的厚度随着沉积的时间的增加而增厚,涂层的颜色随着厚度增加逐渐变浅,最后无色。纳米TiO<,2>涂层在紫外光的照射下,开路电位下降较少,甚至没有,光电化学效应差,纳米TiO<,2>涂层只能提供机械保护作用,防腐蚀性能不佳。纳米TiO<,2>涂层厚度超过400 nm以上,附着力1级以上,硬度2H-3H,热处理后的TiO<,2>为锐钛矿型,涂层表面形貌呈鱼磷片状。导致纳米TiO<,2>涂层光电化学效应较差的主要原因有:涂层与基体金属结合不紧凑,颗粒的粒径较大,涂层的厚度较厚,产生的电子与空穴对复合几率增加。
再者,利用溶胶凝胶法和浸渍提拉法在经过碱性发黑和热处理的低碳钢上制备纳米TiO<,2>涂层。纳米TiO<,2>/Iron oxides/Fe在2.5 wt%弱碱性溶液中和紫外光照射下的开路电位比低碳钢的腐蚀电位低,纳米TiO<,2>涂层作为非牺牲性阳极可以起阴极保护作用。最佳工艺条件是提拉4-5次溶胶,400℃热处理1 h。在最佳条件下制备得纳米TiO<,2>防腐蚀涂层,涂层致密,外观呈蓝灰色。硬度超过9H以上,附着力0级。XPS表面成分分析,涂层有Ti、O、C、Fe四种元素,主要由TiO<,2>和铁的氧化物组成。在3 wt%NaCl的弱酸性溶液中光电化学效应不强,防腐蚀效果相对较差。5%NaCl溶液腐蚀失重试验,相对于基体和无光照的纳米TiO<,2>涂层,纳米TiO<,2>涂层的试片在光照下腐蚀失重最小,耐蚀性最好。