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铜合金表面疏水性硅烷复合薄膜的制备及性能研究

作　者: 李跃飞
导　师: 王芳
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 应用化学
关键词: 铜合金 自组装 电沉积 复合膜 耐蚀性
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


铜及其合金由于其优异的抗污损性能、机械加工性能和良好的导电导热性能被广泛应用于电子、电气、能源、交通、机械和冶金等工业领域，然而在潮湿环境下或含有CN-、NH4+、Cl-等腐蚀性介质的溶液中，铜及其合金的耐腐蚀性会急剧下降，从而限制了其使用范围。因此，延缓铜和铜合金的腐蚀成为了防腐研究中的一个重要方向。本文通过自组装技术和电化学辅助沉积技术，在铜合金表面制备了具有防腐特性的有机聚合薄膜，研究分析了其结构和性能，得到如下结论：（1）以6-（3-三乙氧基硅基丙基氨）-1,3,5-三嗪-2,4-二硫醇单钠盐（TES）为溶质，采用自组装技术，在铜合金表面制备了TES纳米薄膜。通过正交实验探究最佳成膜参数：醇水比Vr=90:10、TES浓度c1=3mmol/L、组装液pH=3、水解时间t1=1h、水解温度T1=40℃、硝酸浓度c2=3mol/L、刻蚀时间t2=30s、组装时间t3=1h、固化时间t4=30min、固化温度T2=100℃，其中pH对最终组装膜的保护效率影响最大。（2）在TES自组装膜基础上继续组装水解后的正辛基三甲氧基硅烷（OTES）和十六烷基三甲氧基硅烷（HDTMS）得到复合自组装薄膜。通过红外光谱仪、接触角测量仪、扫描电子显微镜和电化学工作站等测试手段对制备的单一和复合薄膜性能进行了分析研究。实验结果表明，TES/HDTMS复合膜修饰的铜合金的接触角由空白铜合金的89.4°上升到123.7°，表面呈良好的疏水状态；致密性测试和极化曲线测试表明TES/HDTMS复合自组装薄膜有效地提高了铜合金的耐腐蚀能力，其保护效率可达96.54%。（3）通过恒电流电沉积法在铜合金表面构建TES电沉积膜，开路电位曲线和极化曲线测试结果表明，电沉积TES膜的最佳电流密度是0.06mA/cm2。结合自组装技术在铜合金表面的TES电沉积膜上继续组装得到TES/OTES和TES/HDTMS复合膜。通过扫描电镜、接触角测量仪和电化学工作站等对单一和复合薄膜性能进行了分析。SEM图像表明TES/HDTMS复合膜覆盖的铜合金表面更均匀致密；循环伏安曲线和极化曲线也表明，复合膜的防腐性能优于TES电沉积膜，TES/HDTMS复合膜的保护效率高达93.84％；阻抗数据显示复合膜的电化学阻抗值远远大于空白铜合金的阻抗值，说明复合膜对铜合金基底有很好的保护作用。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 文献综述  10-18
  1.1 铜及铜合金性质  10
  1.2 铜及铜合金的腐蚀与防护  10-13
  1.3 自组装技术在金属防腐中的应用  13-15
    1.3.1 自组装膜的特点  13
    1.3.2 自组装膜的影响因素  13-14
    1.3.3 自组装膜在铜及铜合金防腐中的应用  14-15
  1.4 电沉积技术在铜及铜合金防腐中的应用  15-16
  1.5 膜的表征  16-17
    1.5.1 红外光谱（FT-IR）  16
    1.5.2 润湿接触角  16
    1.5.3 扫描电子显微镜（SEM）  16
    1.5.4 电化学测定方法  16-17
  1.6 本论文的研究目的及意义  17-18
第二章 自组装复合薄膜  18-32
  2.1 实验材料与仪器  18-19
    2.1.1 实验试剂与材料  18-19
    2.1.2 实验仪器与设备  19
  2.2 TES 自组装膜的制备与条件优化  19-26
    2.2.1 实验制备流程  19-20
    2.2.2 正交实验的设计  20-21
    2.2.3 正交实验的结果与讨论  21-26
  2.3 自组装复合膜的制备及表征  26-31
    2.3.1 铜表面复合薄膜的制备  26-27
    2.3.2 铜表面复合薄膜的表征及分析  27-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章 电沉积复合薄膜  32-41
  3.1 实验部分  32-34
    3.1.1 实验材料与试剂  32
    3.1.2 实验仪器与设备  32-33
    3.1.3 电沉积聚合膜的制备  33
    3.1.4 复合电沉积聚合膜的制备  33-34
    3.1.5 薄膜性能表征  34
  3.2 实验结果与分析  34-40
    3.2.1 电沉积电流密度的选择  34-35
    3.2.2 铜表面复合薄膜的分析及表征  35-40
  3.3 本章小结  40-41
第四章 结论  41-42
参考文献  42-47
致谢  47-48
个人简介  48

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护 > 金属表面防护技术
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