【摘 要】
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硅烷化是以有机硅烷水溶液为主要成分对金属或非金属材料进行表面处理的过程。硅烷化处理与传统磷化相比有以下多个优点:不含磷,无需加温,无有害重金属离子。硅烷处理过程不产生沉渣,处理时间短,控制简便。本文在低碳钢表面分别制备纳米二氧化硅（Si O2 NPs）与稀土元素铈掺杂复合硅烷膜和氧化石墨烯与改性纳米二氧化钛（Ti O2 NPs）超疏水硅烷膜来增强低碳钢的耐腐蚀能力。具体的研究结果如下:（1）纳米二
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硅烷化是以有机硅烷水溶液为主要成分对金属或非金属材料进行表面处理的过程。硅烷化处理与传统磷化相比有以下多个优点:不含磷,无需加温,无有害重金属离子。硅烷处理过程不产生沉渣,处理时间短,控制简便。本文在低碳钢表面分别制备纳米二氧化硅（Si O2 NPs）与稀土元素铈掺杂复合硅烷膜和氧化石墨烯与改性纳米二氧化钛（Ti O2 NPs）超疏水硅烷膜来增强低碳钢的耐腐蚀能力。具体的研究结果如下:（1）纳米二氧化硅与稀土铈掺杂复合硅烷膜（REC-SiO2）的制备。选用的硅烷分别是γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH-560）和1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷（BTSE）。通过SEM,XPS和EDS分析测试表明,稀土元素Ce与Si O2 NPs均匀地分散在硅烷膜中,且制备的硅烷膜具有良好的附着力。并对制备的REC-Si O2复合涂层进行了电化学性能测试,探究了Si O2 NPs和稀土Ce对硅烷膜的电化学腐蚀性能的影响。研究结果表明:含Ce硅烷膜的最低腐蚀电流密度为4.65μA·cm-2,通过Zsimpwin软件对EIS等效电路图模拟得到电荷转移阻抗Rct为22.02 kΩ·cm-2。在此研究基础上,添加不同浓度的Si O2NPs,腐蚀电流密度为0.70μA·cm-2,Rct为65.13 kΩ·cm-2且在长期开路电位测试中,Si O2 NPs和Ce3+复合改性硅烷膜可以更好地提高硅烷膜的耐腐蚀性。以上结果充分的说明本文制备的REC-Si O2复合硅烷膜层具有良好的耐腐蚀性能。（2）制备氧化石墨烯掺杂改性纳米二氧化钛超疏水硅烷膜（GO/TiO2）。在前期研究的基础上,结合浸涂法以及电沉积法的区别和优势,使用电沉积法在低碳钢表面制得了氧化石墨烯掺杂改性纳米二氧化钛超疏水硅烷膜（GO/Ti O2）。这部分工作中,使用硬脂酸对纳米二氧化钛粉体进行了改性,以提高纳米二氧化钛的疏水性能,进而在硅烷溶液中掺杂改性纳米二氧化钛使得硅烷膜具有超疏水的效果。对比未掺杂氧化石墨烯、未掺杂改性二氧化钛以及GO/Ti O2硅烷膜的三种样品的疏水角,发现氧化石墨烯改性二氧化钛的疏水角最高可以达到153°,且超疏水的硅烷膜在耐腐蚀性方面明显优于传统硅烷膜。通过热重分析仪得到的数据可以发现,氧化石墨烯掺杂改性纳米二氧化钛样品比未掺杂氧化石墨烯的样品失重率更低,证明GO/Ti O2硅烷膜具有更好的掺杂效果。采用在线红外（In-situ ATR-FTIR）实时监测证明了氧化石墨烯和纳米二氧化钛的引入,可以有效抑制硅烷膜的水解,从而有效的保证和延长了硅烷膜的使用寿命。
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