摘要
碳钢作为一种重要的工程材料，具有较低的成本，较好的力学性能，广泛应用于各个领域，但其极容易发生腐蚀，会明显降低碳钢产品的使用寿命，提高产品维护成本。针对这一问题，本文在碳钢表面制备聚二甲基硅氧烷/硅藻土超疏水涂层，对其进行有效的腐蚀防护，并且通过添加纳米填料使涂层的综合性能进一步提高。 研究了聚二甲基硅氧烷与硅藻土的比例、溶剂体积、浸涂次数三个工艺参数对涂层微观组织结构的影响规律，探讨了涂层形成机制，阐明了组织结构变化对润湿性能及耐蚀性能的影响。研究了纳米填料的种类、含量、粒径对于超疏水涂层组织结构、疏水性能、耐蚀性能的影响，分析了涂层在溶液浸泡过程中微观组织及疏水性能演变规律，阐明了涂层的腐蚀机理。 研究发现，制备工艺参数对涂层的性能有较大影响，随着聚二甲基硅氧烷与硅藻土比例的增加，硅藻土在碳钢表面逐渐覆盖完全，形成均匀连续的微纳米分级结构，涂层达到了超疏水状态。溶剂体积对于涂层的影响分为厚度及致密度两个方面的影响，随着溶剂体积的增加，涂层疏水性能变化不大，厚度逐渐减小，内部缺陷增多，碳钢基体易被腐蚀。 聚二甲基硅氧烷与硅藻土比例为1:2.5、溶剂体积为15mL、浸涂次数为1次时所获涂层接触角为153.84°，腐蚀电流密度低至2.31×10-9A/cm2，与碳钢相比，腐蚀速度降低了3个数量级，在3.5%NaCl溶液中可对基体形成长达41天的有效保护，涂层结合力达到2级，具有较好的综合性能。 纳米填料的添加对于涂层的组织结构、疏水性能、耐蚀性能具有显著影响，添加添加粒径为15nm，0.3g的TiO2时，涂层疏水性能及耐蚀性能显著提升，接触角高达163.92°，腐蚀电流密度低至2.56×10-11A/cm2，与未添加填料的涂层相比降低了2-3个数量级。涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡86天后仍然具有较高的阻抗模值3.31×105Ω·cm2，对碳钢基体具有持续更好的保护作用。
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