【摘 要】
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复杂多变的生态环境加剧了金属材料的腐蚀,由于腐蚀引发的失效问题层出不穷,腐蚀防护问题日益严峻。碳钢作为一种综合性能优异的工程材料,在目前航天、船舶、机械制造等领域仍然具有一定的不可替代性,因此对于碳钢的腐蚀防护十分必要。研究表明超疏水涂层具有优异的腐蚀防护特性,但耐久性差限制了超疏水涂层在耐蚀领域的发展。本文在Q235碳钢表面制备聚二甲基硅氧烷/硅藻土（PDMS/DE）复合超疏水涂层,分析涂层在3
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复杂多变的生态环境加剧了金属材料的腐蚀,由于腐蚀引发的失效问题层出不穷,腐蚀防护问题日益严峻。碳钢作为一种综合性能优异的工程材料,在目前航天、船舶、机械制造等领域仍然具有一定的不可替代性,因此对于碳钢的腐蚀防护十分必要。研究表明超疏水涂层具有优异的腐蚀防护特性,但耐久性差限制了超疏水涂层在耐蚀领域的发展。本文在Q235碳钢表面制备聚二甲基硅氧烷/硅藻土（PDMS/DE）复合超疏水涂层,分析涂层在3.5wt%Na Cl溶液体系中的腐蚀行为以及失效机制。通过改善界面结合状态（引入预处理层）以及增强硅藻土粒子间的结合力改善PDMS/DE涂层的耐久性。文章中探讨了不同预处理对涂层结合性能及耐蚀性能的影响,研究了预处理层制备工艺中固化温度,溶剂体积对涂层综合性能的影响,阐明了涂层结合性能对耐蚀性能的影响规律。研究了环氧树脂的固化剂种类和环氧树脂添加量对涂层表面结合状态、润湿性能、结合性能、长期耐蚀性能的影响,探究了涂层在浸泡过程中组织结构的演变规律。研究表明,PDMS/DE的超疏水性能优异,接触角为165.4°,厚度为50μm,结合力为3级。其电化学性能较为良好,腐蚀电流密度2.29×10-10A/cm~2,腐蚀电位为0.231V,但不具备长期耐蚀性（在浸泡实验的第十天,PDMS/DE涂层的低频阻抗模值下降至基体以下,涂层完全丧失防护作用）。引入PDMS-PVDF预处理层后,涂层的界面结合状态和腐蚀性能得到了较大的改善与提升。预处理的固化温度为75℃,溶剂体积为15ml时,结合力对比PDMS/DE涂层由3级提升至1级。同时其腐蚀电流密度低至5.33×10-12A/cm~2,腐蚀电位为0.153V。与碳钢相比,腐蚀电流密度下降了6个数量级,腐蚀电位提升了608m V,综合性能较为优异。环氧树脂的引入进一步提升了涂层内部硅藻土粒子间的结合力,使得腐蚀介质在涂层中的扩散通道更为复杂,有效延长了涂层扩散至界面处的时间。采用650聚酰胺固化剂,环氧树脂添加量为0.75g时,结合力提升至0级,厚度仅为20μm。在长期耐蚀性测试中,浸泡至第十天涂层的阻抗模值比基体高10个数量级左右,具有十分优异的物理屏蔽作用,涂层的耐久性大幅提升。
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