CN101658837A - 一种金属表面防腐蚀膜的制备方法 - Google Patents
一种金属表面防腐蚀膜的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101658837A CN101658837A CN200910019178A CN200910019178A CN101658837A CN 101658837 A CN101658837 A CN 101658837A CN 200910019178 A CN200910019178 A CN 200910019178A CN 200910019178 A CN200910019178 A CN 200910019178A CN 101658837 A CN101658837 A CN 101658837A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- metal
- film
- alkanethiol
- nitrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 6
- VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N dopamine Chemical compound NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 229960003638 dopamine Drugs 0.000 claims abstract description 22
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;hydron;chloride Chemical compound Cl.OCC(N)(CO)CO QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 6
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 37
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 36
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 17
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 2
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 2
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N Furan Chemical compound C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 claims 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 claims 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 27
- -1 alkane thiol Chemical class 0.000 abstract description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 abstract description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 abstract 2
- 238000003287 bathing Methods 0.000 abstract 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 abstract 1
- WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N dodecane-1-thiol Chemical compound CCCCCCCCCCCCS WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 15
- YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N copper nickel Chemical compound [Ni].[Cu] YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000010963 304 stainless steel Substances 0.000 description 12
- 229910000589 SAE 304 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- RMVRSNDYEFQCLF-UHFFFAOYSA-N thiophenol Chemical compound SC1=CC=CC=C1 RMVRSNDYEFQCLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ULGGZAVAARQJCS-UHFFFAOYSA-N 11-sulfanylundecan-1-ol Chemical compound OCCCCCCCCCCCS ULGGZAVAARQJCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012496 blank sample Substances 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001453 impedance spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- GLDOVTGHNKAZLK-UHFFFAOYSA-N octadecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCO GLDOVTGHNKAZLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MSRJTTSHWYDFIU-UHFFFAOYSA-N octyltriethoxysilane Chemical compound CCCCCCCC[Si](OCC)(OCC)OCC MSRJTTSHWYDFIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960003493 octyltriethoxysilane Drugs 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- GWOLZNVIRIHJHB-UHFFFAOYSA-N 11-mercaptoundecanoic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCCCCCCS GWOLZNVIRIHJHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWGFSQJQIHRAAE-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol tetrahydrochloride Chemical compound Cl.Cl.Cl.Cl.OCC(N)(CO)CO CWGFSQJQIHRAAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical group 0.000 description 1
- 238000000627 alternating current impedance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L dimercury dichloride Chemical class Cl[Hg][Hg]Cl ZOMNIUBKTOKEHS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000000157 electrochemical-induced impedance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- QJAOYSPHSNGHNC-UHFFFAOYSA-N octadecane-1-thiol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCS QJAOYSPHSNGHNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 1
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 1
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 1
- DXEUKNLMPJJFRM-UHFFFAOYSA-N triethyl(2-triethylsilylethyl)silane Chemical compound CC[Si](CC)(CC)CC[Si](CC)(CC)CC DXEUKNLMPJJFRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
一种金属表面防腐蚀膜的制备方法，其特征在于将多巴胺溶解于三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐或磷酸盐的水溶液中，搅拌，浸入金属，接触12～90h取出，用去离子水冲洗，氮气干燥后放入含烷硫醇的溶液中，20～30℃下水浴24～48h后取出，用上述含烷硫醇溶液的溶剂冲洗，氮气干燥后，即可在金属表面上形成防腐蚀膜。使用本发明的方法能在金属衬底上很容易形成稳定的防腐蚀膜层，粘结力强，同时不需要较长的反应时间，而且不需要对金属进行刻蚀，所制备的金属表面防腐蚀膜的防腐蚀性能好，保护效率高达99％。
Description
技术领域
本发明涉及一种在金属表面制备稳定且粘结力强的防腐蚀膜的方法。
背景技术
金属腐蚀是金属在腐蚀环境中与腐蚀介质发生作用而使金属成为氧化状态的热力学自发过程。据报道，每年因金属腐蚀而造成的经济损失占国民生产总值的1.5～2.4％。因此，金属的腐蚀与防护关系到整个国计民生与经济的可持续发展。为了将腐蚀造成的损失降低到最低限度，采用金属表面处理方法是目前应用最广泛也是最有效的措施，硫醇由于具有较长的烷烃链而起到较好的防腐蚀效果，被广泛的用来防止金属的腐蚀。
Petrovic和Hukovic(2008)研究了碳数目为12和18的正烷烃硫醇在含乙酸钠溶液中防止铜金属腐蚀的能力。根据他们的伏安法研究，正十二硫醇和正十八硫醇有效的阻止了铜基体的腐蚀，保护效率分别达到了99.93％和99.97％。但是随着电位的正移，烷烃硫醇很可能由于电化学解吸附的作用而从铜表面脱离掉。Azzaroni和Cipollone(2001)报道：在含有氯阴离子的硼砂缓冲溶液中，正十二硫醇膜的形成能有效的阻止氧化铜的形成和铜的溶解，同时他们还发现，腐蚀抑制作用随着侵蚀阴离子浓度的变化而变化。Tan等人研究了苯硫醇膜在0.5摩尔/升的H2SO4水溶液中最大缓蚀效率可达86.47％。
另一方面，Nozawa(1997，1999)表示，双分子层涂层能够大大的增加铁的抗腐蚀性能。在0.5摩尔/升的NaCl水溶液中进行电化学阻抗谱测试时，在铁基体上形成的正十八硫醇单分子膜的保护效率达到了76.3％。而首先用11-巯基-1-十一烷醇接着用三乙氧基辛硅烷处理后，保护效率增加到88.0％。当用11-巯基-1-十一烷醇处理的表面再次用1，2-双(三乙基甲硅烷基)乙烷并且随后用5×10-4摩尔/升的三乙氧基辛硅烷处理后，保护效率进一步提高，达到98.1％。
然而，将硫醇膜吸附在面心立方结构的铜表面上，都是首先利用7摩尔/升的HNO3水溶液刻蚀10～15s，对于更难吸附-体心立方结构的铁来说，则是在通电的过程中阴极电流密度为1.0mA·cm-2的情况下，用HClO4水溶液刻蚀10min，这样产生较活泼的表面从而使防腐蚀膜在其表面进行吸附，但这种做法严重损坏了金属的力学性能，为以后的抗腐蚀过程留下了隐患，而且刻蚀过程难以控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单、易行的金属表面防腐蚀膜的制备方法，它能克服现有技术的上述缺点。
一种金属表面防腐蚀膜的制备方法，其特征在于将多巴胺溶解于三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐或磷酸盐的水溶液中，搅拌，浸入金属，接触12～90h取出，用去离子水冲洗，氮气干燥后放入含烷硫醇的溶液中，20～30℃下水浴24～48h后取出，用上述含烷硫醇溶液的溶剂冲洗，氮气干燥后，即可在金属表面上形成防腐蚀膜。
使用本发明的方法能在金属衬底上很容易形成稳定的防腐蚀膜层，粘结力强，同时不需要较长的反应时间，而且不需要对金属进行刻蚀，所制备的金属表面防腐蚀膜的防腐蚀性能好，保护效率高达99％。
附图说明
图1为本发明实验中用多巴胺(DA)与正十二硫醇处理的铜电极表面的X-射线光电子能谱图。图中a、b、c依次为吸附的聚DA膜层中碳、氧、氮元素的X-射线光电子能谱图，d、e分别为正十二硫醇膜层在包覆有聚DA的铜基体上氮、硫元素的X-射线光电子能谱图。
图2为本发明实验中用DA与正十二硫醇处理的以及未处理的铜电极三者分别浸入灭菌海水中的交流阻抗图(Nyquist图)。
图3为本发明实验中用DA与正十二硫醇处理的以及未处理的铜电极三者分别浸入灭菌海水中的交流阻抗图(Bode图)。
图4为本发明实验中用DA与11-巯基-1-十一酸(MUA)处理的以及未处理的304不锈钢电极三者分别浸入灭菌海水中的交流阻抗图(Nyquist图)。
图5为本发明实验中用DA与MUA处理的以及未处理的铜-镍合金电极三者分别浸入灭菌海水中的极化曲线图。
具体实施方式
本发明通过较易吸附且粘结力强的聚DA膜层的协助，从而将具有抗腐蚀性能的烷硫醇膜吸附在无需刻蚀的金属基体上。
实施例一
首先配置浓度为10毫摩尔/升的三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐(Tris-HCl)水溶液10ml，用NaOH调节pH为8.5，然后按2g/L的比例将DA放入上述水溶液中，搅拌30min，再将打磨好的铜基体垂直浸入，接触24h后取出，用去离子水冲洗，在铜基体表面上形成聚DA膜层，氮气干燥后将其放入经氮气鼓泡的浓度为10毫摩尔/升的20ml正十二硫醇的二氯甲烷溶液中，25℃水浴，24h后取出，用二氯甲烷洗涤，氮气干燥，由此在铜电极表面形成防腐蚀膜。如图1所示，聚DA膜层中含有碳、氮、氧元素，碳元素峰值在284.7eV和286.1eV，分别对应着C-C/C-H和C-N/C-O键，这主要是由于DA中的碳元素处在两种不同的环境中，另外，氧、氮元素对应的峰值分别为532.1eV和400.9eV，与氮和氧元素的典型键能相比，发生了偏移，这就表明氧和氮在DA键合到铜基体的过程中起到了关键的作用。图d和e显示了氮元素和硫元素，表明正十二硫醇确实在聚DA包覆的铜基体上进行了吸附。
如表1所示，经上述步骤在铜基体上制备的聚DA膜层显示出较强的亲水性。正十二硫醇通过末端巯基化学键合到包覆有聚DA的铜基体上后，接触角由50°增加到120°，表明正十二硫醇的端基-CH3指向外表面，显示为较强的疏水性。同时经过处理的铜电极显示出优异的抗腐蚀性能。
图2为DA与正十二硫醇处理的以及未处理的铜电极三者分别浸入灭菌海水中的交流阻抗图(Nyquist图)，图中曲线1与空白铜基体相对应、曲线2与聚DA膜包覆的铜基体相对应、曲线3与正十二硫醇吸附在包覆有聚DA膜的铜基体相对应。在铜电极表面形成上述二层膜时，体现出良好的防腐蚀效果。对应的交流阻抗测试结果为阻抗谱图(Nyquist图)，该阻抗谱均显示出一个弧形，该弧形至Z轴上的弦长对应于电极的膜电阻Rf，Rf越大抗腐蚀的效果越好。从图2中可以看出，形成聚DA膜、正十二硫醇膜后与空白样相比，对铜均有一定的防腐蚀效果，但是当具有防腐蚀效果的正十二硫醇膜形成后，防腐蚀效果明显增加。
图3是经DA与正十二硫醇处理的以及未处理的铜电极三者分别浸入灭菌海水中的交流阻抗图(Bode图)，图中曲线1与空白铜基体相对应、曲线2与聚DA膜包覆的铜基体相对应、曲线3与正十二硫醇吸附在包覆有聚DA膜的铜基体相对应。电极的耐蚀性能可以由低频点的阻抗膜值|Z|表征，阻抗膜值|Z|越大，则电极的防腐蚀性能越好。从图3中也可以看出，正十二硫醇膜在聚DA包覆的铜电极上形成后，抗腐蚀性能得到了极大的提高。
表1铜电极及处理后的效果
| 处理 | Cu | Cu+聚DA | Cu+聚DA+正十二硫醇 |
| 接触角(度) | 91 | 50 | 120 |
实施例二
首先配置浓度为5毫摩尔/升的磷酸盐(Na2HPO4或KH2PO4)水溶液10ml，用NaOH调节pH为9，然后按0.2g/L的比例将DA放入上述水溶液中，搅拌20min，再将打磨好的304不锈钢基体垂直浸入，接触60h后取出，用去离子水冲洗，氮气干燥后放入经氮气鼓泡的浓度为1毫摩尔/升的20ml 11-巯基-1-十一酸(MUA)的二氯甲烷溶液中，20℃水浴，48h后取出，用二氯甲烷洗涤，氮气干燥，由此在304不锈钢电极表面形成了防腐蚀膜。图4为DA与MUA处理的以及未处理的304不锈钢电极三者分别浸入灭菌海水中的交流阻抗图(Nyquist图)，图中曲线1与空白304不锈钢基体相对应、曲线2与聚DA膜包覆的304不锈钢基体相对应、曲线3与MUA吸附在包覆有聚DA膜的304不锈钢基体相对应。根据对图2的分析介绍得知，当MUA膜在聚DA包覆的304不锈钢基体上形成后，抗腐蚀性能也得到了很大的提高。
实施例三
首先配置浓度为10毫摩尔/升的三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐(Tris-HCl)的水溶液10ml，用NaOH调节pH为8，然后按1g/L的比例将DA放入上述水溶液中，搅拌40min，再将打磨好的铜-镍合金基体垂直浸入，接触48h后取出，用去离子水冲洗，氮气干燥后放入经氮气鼓泡的浓度为2毫摩尔/升的20ml MUA的二氯甲烷溶液中，30℃水浴，24h后取出，用二氯甲烷洗涤，氮气干燥，由此在铜-镍合金电极表面形成了防腐蚀膜。图5为经DA与MUA处理的以及未处理的铜-镍合金电极三者分别浸入灭菌海水中的极化曲线图，图中曲线1与空白铜-镍合金基体相对应、曲线2与聚DA膜包覆的铜-镍合金基体相对应、曲线3与MUA吸附在包覆有聚DA膜的铜-镍合金基体相对应。从图中可以看到，当MUA吸附在包覆聚DA的铜-镍合金基体上后，与空白样相比，腐蚀电流密度下降了大约2～3个数量级，这就说明MUA膜对铜-镍合金有明显的保护效果。
本发明防腐蚀膜的制备方法对金、银、铂、镉、铝、锌、锌合金、其他型号的不锈钢、NiTi合金、钛也能起到类似的防腐蚀效果。
上述实验制备的铜电极、304不锈钢电极、铜-镍合金电极均应用在灭菌海水中，在进行电化学测试之前，将非工作面用环氧树脂密封，电极面积为1cm2，进行实验前，铜、304不锈钢、铜-镍合金均用400#、800#、1200#、2000#的金相砂纸依次打磨、抛光，用去离子水清洗，然后用丙酮、无水乙醇依次进行除油，最后用去离子水冲洗干净即可。
采用电化学交流阻抗测试，其测定仪器为德国ZAHNER-IM6E，测定频率范围为10mHz～100kHz，激励信号峰值为5mV；极化曲线的扫描速率为2mV/s。实验中采用标准的三电极体系，工作电极为铜、304不锈钢或铜-镍合金电极，辅助电极和参比电极分别为Pt电极和饱和甘汞电极。交流阻抗谱和极化曲线的测量均将DA与正十二硫醇或MUA处理的以及未处理的铜、304不锈钢、铜-镍合金电极浸入到灭菌海水中2h后在开路电位下进行的。测试时均将电极竖直浸入灭菌海水中，浸入液面的深度与参比电极、辅助电极相同，约为2cm。
Claims (7)
1.一种金属表面防腐蚀膜的制备方法，其特征在于将多巴胺溶解于三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐或磷酸盐的水溶液中，搅拌，浸入金属，接触12～90h取出，用去离子水冲洗，氮气干燥后放入含烷硫醇的溶液中，20～30℃下水浴24～48h后取出，用上述含烷硫醇溶液的溶剂冲洗，氮气干燥后，即可在金属表面上形成防腐蚀膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的多巴胺在三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐或磷酸盐水溶液中的浓度为0.2～2g/L，所述的搅拌时间为20min～60min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的三(羟甲基)氨基甲烷盐酸盐或磷酸盐水溶液的浓度为5～20毫摩尔/升，pH值为5～10。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的金属为金、银、铂、镉、铜、铜合金、铝、锌、锌合金、不锈钢、NiTi合金或钛。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述烷硫醇的通式为R(CH2)nSH，式中R为甲基、羟基或羧基，且n为6～21。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的烷硫醇在烷硫醇溶液中的浓度为1～50毫摩尔/升。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述烷硫醇溶液中的溶剂为乙醇、乙二醇、己烷、呋喃、四氢呋喃、苯、二甲苯、乙腈、二氯甲烷、乙酸乙酯、醚和四氯化碳中的一种或几种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910019178A CN101658837A (zh) | 2009-09-24 | 2009-09-24 | 一种金属表面防腐蚀膜的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910019178A CN101658837A (zh) | 2009-09-24 | 2009-09-24 | 一种金属表面防腐蚀膜的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101658837A true CN101658837A (zh) | 2010-03-03 |
Family
ID=41787210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200910019178A Pending CN101658837A (zh) | 2009-09-24 | 2009-09-24 | 一种金属表面防腐蚀膜的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101658837A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012007199A1 (en) | 2010-07-16 | 2012-01-19 | Biopolymer Technology Of Sweden Ab | Corrosion inhibiting coating based on cerium oxide and a catecholic polymer |
| CN102961893A (zh) * | 2012-11-07 | 2013-03-13 | 清华大学 | 一种超疏水超亲油的油水分离网膜及其制备方法 |
| CN103469286A (zh) * | 2013-09-13 | 2013-12-25 | 中国海洋大学 | 一种金属表面有机-无机复合涂层及其制备工艺 |
| CN105418821A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-03-23 | 青岛理工大学 | 具有良好附着性能的功能防护表面材料及其制备方法 |
| WO2021116205A1 (en) | 2019-12-09 | 2021-06-17 | Biopolymer Products Of Sweden Ab | Coating for corrosion protection |
| CN113578706A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-02 | 青海大学 | 一种利用层层自组装技术制备耐腐蚀复合涂层的方法 |
| CN113913816A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-01-11 | 吉林大学 | 一种增强纯铜耐腐蚀性的方法 |
-
2009
- 2009-09-24 CN CN200910019178A patent/CN101658837A/zh active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012007199A1 (en) | 2010-07-16 | 2012-01-19 | Biopolymer Technology Of Sweden Ab | Corrosion inhibiting coating based on cerium oxide and a catecholic polymer |
| US9617433B2 (en) | 2010-07-16 | 2017-04-11 | Biopolymer Technology Of Sweden Ab | Corrosion inhibiting coating based on cerium oxide and a catecholic polymer |
| CN102961893A (zh) * | 2012-11-07 | 2013-03-13 | 清华大学 | 一种超疏水超亲油的油水分离网膜及其制备方法 |
| CN102961893B (zh) * | 2012-11-07 | 2014-11-26 | 清华大学 | 一种超疏水超亲油的油水分离网膜及其制备方法 |
| CN103469286A (zh) * | 2013-09-13 | 2013-12-25 | 中国海洋大学 | 一种金属表面有机-无机复合涂层及其制备工艺 |
| CN103469286B (zh) * | 2013-09-13 | 2016-08-17 | 中国海洋大学 | 一种金属表面有机-无机复合涂层及其制备工艺 |
| CN105418821A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-03-23 | 青岛理工大学 | 具有良好附着性能的功能防护表面材料及其制备方法 |
| WO2021116205A1 (en) | 2019-12-09 | 2021-06-17 | Biopolymer Products Of Sweden Ab | Coating for corrosion protection |
| CN113578706A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-02 | 青海大学 | 一种利用层层自组装技术制备耐腐蚀复合涂层的方法 |
| CN113913816A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-01-11 | 吉林大学 | 一种增强纯铜耐腐蚀性的方法 |
| CN113913816B (zh) * | 2021-10-14 | 2023-06-30 | 吉林大学 | 一种增强纯铜耐腐蚀性的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101658837A (zh) | 一种金属表面防腐蚀膜的制备方法 | |
| Cang et al. | Corrosion inhibition of mild steel by aloes extract in HCl solution medium | |
| Boisier et al. | Corrosion inhibition of 2024 aluminium alloy by sodium decanoate | |
| Al-Kharafi et al. | Inhibition of corrosion of Al 6061, aluminum, and an aluminum-copper alloy in chloride-free aqueous media: part 2—behavior in basic solutions | |
| Zhou et al. | Studies of protection of self-assembled films by 2-mercapto-5-methyl-1, 3, 4-thiadiazole on iron surface in 0.1 M H2SO4 solutions | |
| Shi et al. | Corrosion protection of AZ91D magnesium alloy with sol–gel coating containing 2-methyl piperidine | |
| Berdimurodov et al. | Polarization resistance parameters of anti-corrosion inhibitor of cucurbit [N] urils and thioglycolurils in aggressive mediums | |
| Li et al. | Study of the inhibitive effect of mixed self-assembled monolayers on copper with SECM | |
| Balaskas et al. | Corrosion protection mechanism of 2-mercaptobenzothiazole and its potential synergistic effect with cerium ions for treatment of AA 2024-T3 | |
| Mondal et al. | Graphene nanoplatelets based protective and functionalizing coating for stainless steel | |
| CN100531934C (zh) | 利用有机超薄膜的金属抗变色方法 | |
| Yu et al. | The inhibitive effects of AC-treated mixed self-assembled monolayers on copper corrosion | |
| Li et al. | Study of the protection performance of self-assembled monolayers on copper with the scanning electrochemical microscope | |
| ZHANG et al. | Effect of alkylimidazolium ionic liquids on the corrosion inhibition of copper in sulfuric acid solution | |
| Wang et al. | Synergistic corrosion inhibition effect of molybdate and phosphate ions for anodic oxidation film formed on 2024 aluminum alloy | |
| Liu et al. | Construction of Al-BTA passivation film on the surface of electrolytic copper foil and study of corrosion resistance mechanism | |
| CN107829084B (zh) | 一种在铝合金表面制备PEI-GO-chitosan复合膜的改性处理方法 | |
| Kozlica et al. | Corrosion inhibition of copper and aluminium by 2-mercaptobenzimidazole and octylphosphonic acid—Surface pre-treatment and method of film preparation | |
| CN104762616B (zh) | 一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂及其使用方法 | |
| CN102011115A (zh) | 用于稀土转化处理前的预处理液及预处理方法 | |
| CN101613868A (zh) | 一种在铜电极表面形成自组装缓蚀膜的方法 | |
| CN108103545A (zh) | 一种绿色环保型纳米薄膜及其在金属耐蚀领域中的应用 | |
| Ahmed | Investigation of corrosion inhibition of vitamins B1 and C on mild steel in 0.5 M HCl solution: experimental and computational approach | |
| Zhang et al. | Quantitative study of the kinetics of hydrogen evolution reaction on aluminum surface and the influence of chloride ion | |
| CN104313565B (zh) | 一种超疏水铜箔的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100303 |