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利用电沉积二氧化硅薄膜构建金属表面新型、高效、绿色涂装防护体系
结题报告
批准号:
51371159
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
胡吉明
依托单位:
学科分类:
E0103.金属材料使役行为与表面工程
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
张金涛、伍廉奎、蒋梅燕、刘艳华、高媚、陈伟
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中文摘要
在涂装工业中,传统的金属表面预处理技术(如磷化与铬酸盐钝化)对环境不友好,已不能顺应现代社会"可持续发展"的要求,而近年来开发的有机硅烷化处理工艺存在与后续涂层较高的选择性问题,阻碍其大规模的工业化应用,促使我们将探寻更理想的金属表面预处理层的目光重新回到无机氧化物材料上。先前的工作表明,借助电化学辅助沉积技术,可在导电基体表面沉积得到"牢固"、纳米多孔的粗糙SiO2 sol-gel薄膜。利用上述特性,本项目第一次提出采用电沉积SiO2薄膜作为金属材料的预处理层,在此基础上构建新一代绿色涂装防护体系,预研结果显示具有优异的长效防护性能。项目将通过研究工艺与性能,优化、构建得到高效涂装防护体系,进而探明SiO2薄膜在整个防护体系中的内在作用机制,以及防护体系的失效机制。通过上述研究,为"金属/电沉积SiO2薄膜/有机涂层"涂装体系提供理论与应用基础,期望最终实现对传统涂装防护体系的更新换代。
英文摘要
Traditional surface pretreatment processes, e.g. phosphating and chromatizing, in painting industry, can no longer meet the requirement of the sustainable development of the modern society, due to their environmentally unfriendly properties. Meanwhile, the recently developed silanization process has a problem of high selectivity with the topcoat, which impedes its wide industrial application. Previous work showed that, with the aid of electrochemically assisted technique, robust and nano-porous rough silica sol-gel films can be deposited onto conducting substrates. Using such advantage, this project proposes for the first time the use of electrodeposited silica films as the pre-treated layers for a new generation of protective painting system. Very recently, our preliminary investigation shows that the newly constructed painting system exhibits promising long-term protection properties. Accordingly, this project will investigate firstly the influence of some basic parameters on corrosion performance of the total painting system, after which a highly efficient protective painting system will be constructed. Further, get into the mechanistic study in the role of electrodeposited silica films played in the total paiting system, in particular focus on the theoretical study on "metal/silica film" and "silica film/protective coating" interfaces. Finally, the failure mechanism of the painting system will be also studied. The above-mentioned investigation will provide this novel paiting system the theoretical and practical guidances, and ultimately make it possible for its replacement of traditional painting system.
本项目意在研究一种替代传统磷酸盐及铬酸盐技术的金属表面新型绿色高效预处理层---电沉积二氧化硅薄膜。通过项目实施,取得如下研究成果:.(1)明晰了金属表面电沉积二氧化硅薄膜的基本工艺与相关规律。发现了二氧化硅薄膜沉积的“临界pH值”现象,同时发现沉积动力受沉积电位调控,与碱催化机理相吻合。.(2)以电沉二氧化硅薄膜为预处理层构建得到了优异防护性能的涂装体系,对预处理层进行后续硅烷化或预先负载缓蚀剂等手段可进一步大幅度提高涂层体系的防护性能。其中以碳钢基体为例,经葡萄糖酸锌或聚吡咯烷酮缓蚀剂负载的电沉积二氧化硅薄膜/环氧清漆涂层体系(涂层厚度100微米)在模拟海水中浸泡一年后的低频阻抗值仍保持在1011Ωcm2,是目前文献报导的最高数值。.(3)在此基础上,采用分子动力学模拟手段研究了二氧化硅薄膜增强涂层界面的相关机制,发现无定型二氧化硅与多种聚合物涂层间具有较高的作用能,可能是电沉积二氧化硅薄膜增强作用的重要原因。.项目发表相关SCI论文13篇,其中专业领域顶级期刊Corrosion Science 6篇、材料领域权威期刊Journal of Materials Chemistry A 3篇,13篇论文被引用131次,篇均引用超10次;授权项目执行期间完成的专利2份。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
A silica co-electrodeposition route to nanoporous Co3O4 film electrode for oxygen evolution reaction
用于析氧反应的纳米孔 Co3O4 薄膜电极的二氧化硅共电沉积路线
DOI:10.1016/j.electacta.2013.11.010
发表时间:2014-01
期刊:Electrochimica Acta
影响因子:6.6
作者:Wu, Lian-Kui;Hu, Ji-Ming
通讯作者:Hu, Ji-Ming
Corrosion protection of mild steel by one-step electrodeposition of superhydrophobic silica film
一步电沉积超疏水二氧化硅薄膜对低碳钢的腐蚀防护
DOI:10.1016/j.corsci.2014.04.026
发表时间:2014-08-01
期刊:CORROSION SCIENCE
影响因子:8.3
作者:Wu, Lian-Kui;Zhang, Xue-Fen;Hu, Ji-Ming
通讯作者:Hu, Ji-Ming
DOI:--
发表时间:2016
期刊:腐蚀科学与防护技术
影响因子:--
作者:赵艳丽;高媚;胡吉明;张鉴清;曹楚南
通讯作者:曹楚南
Electrodeposited silica film interlayer for active corrosion protection
电沉积二氧化硅薄膜中间层可提供主动腐蚀保护
DOI:10.1016/j.corsci.2017.01.017
发表时间:2017-05-15
期刊:CORROSION SCIENCE
影响因子:8.3
作者:Liu, Yan-Hua;Xu, Jun-Bo;Hu, Ji-Ming
通讯作者:Hu, Ji-Ming
Electrodeposited SiO2 film: a promising interlayer of a highly active Ti electrode for the oxygen evolution reaction
电沉积 SiO2 薄膜:用于析氧反应的高活性 Ti 电极的有前景的中间层
DOI:10.1039/c6ta03931f
发表时间:2016-01-01
期刊:JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
影响因子:11.9
作者:Wu, Lian-Kui;Liu, Xin-Yu;Hu, Ji-Ming
通讯作者:Hu, Ji-Ming
半导体 LDH 薄膜在金属防护中的应用基础研 究
  • 批准号:
    Z24E010002
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    胡吉明
  • 依托单位:
石墨烯/“纳米存储器”复合物的电沉积构筑及其在防护涂层中的应用基础研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    胡吉明
  • 依托单位:
碳钢表面硅烷化关键技术与相关基础研究
  • 批准号:
    51671174
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    胡吉明
  • 依托单位:
利用SECM技术实现硅烷sol-gel组分的微区可控沉积
  • 批准号:
    21173187
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    胡吉明
  • 依托单位:
防护性硅烷膜的电沉积制备
  • 批准号:
    50871101
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    31.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    胡吉明
  • 依托单位:
以可水解的硅烷预聚体为缓蚀剂的自修复涂层与机制研究
  • 批准号:
    50571090
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    胡吉明
  • 依托单位:
有机物水溶液中DSA的耐用性与失效机制
  • 批准号:
    20473072
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    胡吉明
  • 依托单位:
侵蚀粒子在有机涂层中传输行为与涂层金属失效机制研究
  • 批准号:
    50201015
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    8.0万元
  • 批准年份:
    2002
  • 负责人:
    胡吉明
  • 依托单位:
国内基金
海外基金