船用金属超疏水表面的电沉积制备及防污耐蚀性能研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:njliuyao
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着全球经济发展和技术进步,海洋实力的提升、海洋利益的争夺和海洋秩序的重构已经成为大国的主要战略指向。我国发出共建海洋命运共同体的倡议,大力推进21世纪的海上丝绸之路的建设,深化海洋开放合作。发展海洋经济,建设海洋强国,势必要对传统海洋材料进行改进,满足先进的海洋工程设施的使用条件。传统的海洋工程材料在高盐、高湿、污损生物众多的海水环境下,面临着严重的污损和腐蚀问题。污损和腐蚀的协同作用,不仅会造成巨大的经济损失,还严重限制各种水下工程设施的正常功能,甚至还会威胁到相关人员的生命安全。因此,研究和发展防污耐蚀材料,有重要的经济效益和战略意义。为提升船用金属的防污耐蚀性能,论文选用船舶行业广泛使用的四种金属材料(铝合金5083、不锈钢316L、碳钢Q235、黄铜H62)作为实验对象,以六水合硝酸铈和硬脂酸的乙醇溶液为沉积液,在室温环境下(20℃)采用简便的一步电沉积法在四种金属基材表面都成功制备得到超疏水表面。为了探究沉积电压对超疏水表面的影响,论文以铝合金5083为实验对象,利用一步电沉积法在20℃分别以不同沉积电压(10 V、20 V、30 V、40 V、50V、60 V)将硬脂酸铈沉积到5083铝合金基材上,构建超疏水表面。借助接触角测量仪、扫描电镜、激光共聚焦显微镜、能谱仪和傅立叶红外光谱仪对所制备表面的静态接触角、表面形貌、表面成分进行分析。通过比较不同p H值下所制备表面的接触角变化分析表面的化学稳定性。以典型海洋污损微生物三角褐指藻和芽孢杆菌为目标污损生物进行静态防污实验。用激光共聚焦荧光显微镜观察材料表面污损微生物的贴附情况,通过电化学测试评价表面的耐蚀性能。当沉积电压为50 V时,超疏水表面微结构呈菜花状,尺寸约5-7μm,静态水接触角为156.3±1.4°,接触角滞后为0.9±0.1°。与光滑船用5083铝合金基体表面相比,50 V电压沉积得到的超疏水表面减少了98.25±0.05%三角褐指藻和95.08±1.09%芽孢杆菌的贴附,自腐蚀电流降低了3个数量级。研究表明,当沉积电压为50 V时,采用一步电沉积法制备的超疏水表面具有良好的化学稳定性和高效的防污耐蚀能力。为了验证电沉积法制备超疏水表面的普适性,选用常见的船用金属不锈钢316L,黄铜H62和碳钢Q235进行电沉积试验。三种金属基材沉积后表面形貌和成分组成的一致性,证明在金属表面用电沉积法制备超疏水表面的方法具有普适性。电化学测试结果显示,沉积后的三种金属超疏水表面自腐蚀电位变正,自腐蚀电流变小,沉积后的表面耐蚀性能得到不同程度的提升,提升程度的关系呈碳钢Q235>316L>黄铜H62。静态防污试验结果表明,沉积后的Q235和316L超疏水表面污损生物的贴附量显著降低,其中Q235超疏水表面减少了93.02±0.25%三角褐指藻和82.48±0.76%芽孢杆菌贴附,316L超疏水表面减少了92.88±0.82%的三角褐指藻和80.30±0.30%芽孢杆菌的贴附,且电沉积制备的超疏水表面表现出良好的耐蚀性能。
其他文献
国家在“十九大”中强调了“加快建设海洋强国”的方针。船舶工业是为国民经济及国防建设提供技术装备的现代综合性产业,是国家实施海洋强国战略的重要支撑。解决推进轴系安装与振动控制间的关键科学问题,形成船舶大型推进轴系高质量安装理论与技术体系,对提升我国船舶智能建造能力,助力我国由造船大国向造船强国转变具有一定的推动作用。舰艇推进轴系的振动特性与声隐身性能密切相关,轴系的安装质量直接关系其振动及声学性能,
学位
随着全球航运需求的不断增长以及北极航线活跃度的不断提升,造成温室效应的第二大元凶——黑碳的排放量也在不断攀升。截止到目前,国际海事组织已经明确了船舶柴油机黑碳的具体定义,推荐了三种目前较为适合的船舶柴油机黑碳排放测量方法,并正在呼吁世界各专家学者投身于黑碳减排措施和最佳测量方法的研究中。为了给黑碳减排最佳措施和最佳测量方法的确定提供参考,本文基于台架试验,利用多台船舶柴油机研究了发动机基础工况、喷
学位
针对船用天然气发动机,采用废气-燃料重整再循环技术能够充分利用发动机废气成分和余热实现发动机的在线掺氢燃烧,从而改善发动机的热效率并降低其尾气污染物排放。其中,废气-燃料重整器是该技术中产生氢气的装置。目前应用于工程实际的重整器大多为填充颗粒催化剂的固定床反应器,提高重整器的产氢量并降低重整器内的压力损失对船用天然气发动机掺氢量的调控具有重要意义。而固定床反应器中颗粒的形状和尺寸决定了床层内部的间
学位
世界社会主义实践的发展历程证明,马克思主义政党一旦动摇或放弃信仰就会土崩瓦解,一旦忽视意识形态工作就可能会导致思想动摇、政治动荡、政权瓦解,难以形成强大的凝聚力和引领力。党的十八大以来,我国意识形态领域已经发生了根本性变革,意识形态工作领导权已经牢牢掌握在党的手中。党的十九届四中全会确立了马克思主义在意识形态领域指导地位的根本制度,“党管宣传、党管意识形态、党管媒体”[1]的格局已经形成。但当前意
期刊
随着全球航运贸易量的持续上涨,航运业排放的CO2对气候问题产生的负面影响引起了人们的广泛关注。此外,不断提升的燃油成本也对航运企业的营运带来了诸多挑战。因此,航运业也在探索降低船舶CO2排放,减少船舶营运成本的方法。船舶航速优化能够有效的提升船舶能效,已成为学术界关注的焦点。因此,针对不同的优化目标,综合考虑航速变化所带来的影响,确定船舶的最优航速是一项有意义的研究。本文以一艘内河7000吨散货船
学位
为应对日益严苛的排放法规,使用具有可持续性的替代燃料被认为是减少NOx、温室气体和PM排放的有效方法,其中天然气以其高效燃烧,清洁环保,价格低廉等优点受到广泛的关注。柴油引燃预混合天然气发动机中存在未燃碳氢,热效率与NOx、碳烟排放之间的权衡关系,而缸内燃料的着火过程对后续燃烧排放有很大影响,因此深入理解柴油引燃预混合天然气燃烧模式的着火机制,对于可靠地控制双燃料发动机至关重要。本文采用数值模拟方
学位
船舶作为人类探索与开发海洋的主要运输工具,其能耗一直备受关注。空调系统作为船舶电力系统中能耗大户,一般都是按照最大负荷进行设计,但实际运行时大部分时间都处于部分负荷状态,造成大量的能源浪费。本文以某海洋平台中央空调系统为研究对象,采用基于模拟退火的粒子群算法对空调系统能耗进行优化,然后提出基于模糊自抗扰控制的群控策略,实现空调系统能量供需的匹配,达到节能的效果。本文的主要内容如下:(1)建立中央空
学位
随着社会进步、运输业的发展,船舶在工业经济中所占地位越来越重要。船舶的核心是柴油机,船舶航运条件复杂、多变,为保证船舶正常航行需要柴油机提供稳定可靠的动力,但是柴油机系统结构复杂,运行环境条件恶劣,故障发生率高,降低了船舶动力可靠性,为提高船舶柴油机可靠性必须对其进行故障诊断。由于传统的诊断方法诊断存在故障时间长、诊断精确度低,无法满足现阶段船舶柴油机的可靠性需求,近年来随着智能化大数据时代的来临
学位
绞吸挖泥船作为疏浚工程中的重要设备,对改善河道环境和加强通航能力产生重要作用,被广泛应用于国家的各种重大工程中,因此,对绞吸挖泥船的疏浚成本和工作效率也提出了非常高的要求。本文对疏浚作业的自动化控制展开研究,主要对绞吸挖泥船的泥浆浓度与流速进行控制,以达到提高疏浚作业产量和效率,降低疏浚成本的目标。在绞吸挖泥船疏浚作业过程中,泥浆浓度与流速控制所遇到的难题包括机理建模困难、参数时变、存在时滞和不确
学位
随着电力电子技术、新能源技术、控制理论等技术理论的发展,船舶直流综合电力推进系统以其较高的功率密度、发电机组并网难度低、不存在无功功率传输等方面的突出优势而成为目前船舶综合电力推进系统的热门研究方向。作为系统中电能转换的重要载体,电力变换装置的控制性能直接影响到系统运行的可靠性。在系统集成过程中,电力变换装置之间会存在级联、并联等复杂连接方式,其非线性特性会引起不同装置之间相互作用,甚至会造成系统
学位