紫铜表面MPTES薄膜的制备及耐腐蚀性能

论文摘要

为提高紫铜的耐腐蚀性能,采用3-巯丙基三乙氧基硅烷（MPTES）对紫铜进行表面硅烷化处理。分别采用不同的硅烷溶液pH值和不同的水解时间在紫铜表面制备MPTES薄膜。利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析了不同条件下硅烷的水解状态及其对所得MPTES薄膜结构的影响；综合利用极化曲线、电化学阻抗谱（EIS）、循环伏安曲线和盐水浸泡实验分析测试了不同制备工艺对MPTES薄膜耐腐蚀性能的影响规律；利用扫描电镜（SEM）及FTIR分析了MPTES薄膜在3.5%（w） NaCl溶液中浸泡后形貌及结构特征的变化。实验结果表明：酸性硅烷溶液中MPTES的水解程度高于碱性溶液,所得的薄膜中硅烷分子以Si-O-Si键相互交联的程度较高。由酸性硅烷溶液制备的MPTES薄膜的耐腐蚀性能优于碱性硅烷溶液中制备的薄膜。在酸性溶液中MPTES需要至少24h才能达到较好的水解状态。水解时间为2h的MPTES薄膜中存在较多缺陷；而水解时间较长的薄膜中产生了较多长链的Si-O-Si结构且缺陷较少。与光板相比,水解时间为2h的薄膜使紫铜的腐蚀电流密度降低了1-2个数量级,而水解时间较长的薄膜使其降低了3个数量级。在循环伏安测试和电化学阻抗谱测试过程中水解时间为48 h的MPTES薄膜表现出最佳的耐腐蚀性能。水解2h的MPTES薄膜覆盖紫铜样品在3.5%（w） NaCl溶液中浸泡1周后表面即出现点蚀,4周后出现大片腐蚀区域。水解48 h的样品在浸泡1周时无明显腐蚀迹象,4周后出现点蚀。浸泡后的MPTES薄膜中Si-O-Si键发生了断裂。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 缓蚀剂在紫铜腐蚀防护中的应用
• 1.1.1 有机类缓蚀剂的应用
• 1.1.2 无机类缓蚀剂的应用
• 1.1.3 天然类缓蚀剂的应用
• 1.2 自组装单分子膜在紫铜腐蚀防护中的应用
• 1.2.1 烷基硫醇类自组装膜的应用
• 1.2.2 席夫碱类自组装膜的应用
• 1.2.3 其他自组装体系的应用
• 1.3 有机硅烷在金属表面成膜的机理
• 1.3.1 硅烷在溶液中的水解与缩合
• 1.3.2 硅烷与金属及聚合物的粘合机制
• 1.4 有机硅烷在金属腐蚀防护中的应用
• 1.4.1 有机硅烷在铝合金等材料腐蚀防护中的应用
• 1.4.2 有机硅烷在紫铜腐蚀防护中的应用
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第二章 实验材料与实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 紫铜表面MPTES薄膜的制备
• 2.2.1 紫铜基底的预处理
• 2.2.2 硅烷溶液的配制
• 2.2.3 MPTES薄膜的制备
• 2.3 实验仪器和测试方法
• 2.3.1 傅里叶变换红外光谱测试
• 2.3.2 电化学测试
• 2.3.3 室温下盐水浸泡测试
• 2.3.4 扫描电镜分析
• 第三章 溶液pH值对MPTES薄膜结构及耐腐蚀性能的影响
• 3.1 实验方案
• 3.2 红外光谱分析
• 3.3 耐腐蚀性能测试
• 3.4 小结
• 第四章 水解时间对MPTES薄膜结构及耐腐蚀性能的影响
• 4.1 实验方案
• 4.2 红外光谱分析
• 4.2.1 MPTES溶液的红外光谱
• 4.2.2 紫铜表面MPTES薄膜的红外光谱
• 4.3 耐腐蚀性能测试
• 4.3.1 极化曲线测试
• 4.3.2 循环伏安曲线
• 4.3.3 盐水浸泡实验
• 4.3.4 电化学阻抗谱分析
• 4.4 MPTES薄膜在浸泡后形貌及结构的变化
• 4.5 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文