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石墨烯复合材料在铝合金腐蚀防护领域研究取得阶段性成果 来源:网站    添加时间:2016-03-29    浏览:762

 近日,由中航天建设工程有限公司承担的项目“一种基于GO/PANI/TiO2水性纳米涂层的防腐工艺在铝合金腐蚀防护中的应用研究”顺利通过结题验收。


    由于储量大、比强度高、机械加工性能好等优点,铝合金在现代工业、军用航天以及民用领域中都获得广泛的应用。然而,铝合金的腐蚀现象却大大降低了产品的使用安全性,并带来巨大的经济损失。因此,做好铝合金材料的腐蚀防护工作具有重要的经济和现实意义。

 

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    石墨烯是已知世界最薄、最坚韧的纳米材料,由英国科学家于2004年制备,并由此获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯独特的性能特点,使其在金属材料腐蚀防护方面也具有极大的应用潜力。本项目在适当有机酸环境中,利用氧化石墨烯与防腐效果优良,但加工难度大的聚苯胺制备纳米分散的水溶性前驱复合粉体,同时负载纳米二氧化钛,最终获得防腐效果优于传统有机涂层,且具有明显光降解有机生物污染的水溶性环保纳米石墨烯基涂层材料。该涂层材料充分利用了氧化石墨烯的高比表面积、大表面活性位点等特点,有效改善了聚苯胺在水性环境中的溶解分散性能;同时超薄石墨烯的层层堆垛结构也有效隔绝了腐蚀介质达到金属表面的通道,提升了金属材料的耐腐蚀性能。


    另外,铬酸钝化是使用广、耐蚀性好的一种表面处理技术。然而,六价铬是在美国环保局(EPA)最危险材料表中排名第17位的剧毒材料,对环境有着极大的危害和负面影响。针对铬酸钝化存在的问题,开展了稀土钝化工艺研究。本工艺选用稀土、双氧水以及明胶等形成简单钝化体系,基本达到铬酸钝化效果。该工艺操作简单、能耗低、对环境影响小。


    总体而言,本项目通过稀土钝化与自制的水溶性纳米涂层材料的复配,对铝合金腐蚀防护有着较为明显的提升效果。其中,稀土替代了有毒六价铬,石墨烯则缓解了有机物排放对环境的污染,提高了涂层自身耐环境老化性能。本项目的绿色环保特点非常切合我国在“十三五”发展中提出的创新和可持续发展的理念。