航空铝合金聚吡咯基复合镀层的制备及其防腐性能

来源 :中国民用航空飞行学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:devil521zhou
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2024航空铝合金属于中等强度结构材料,质量轻、延展性好,广泛应用于飞机蒙皮、腹板、隔框等结构,但是其耐腐蚀性不好,对晶间腐蚀、点蚀腐蚀敏感,严重影响飞机的安全性与经济性。因此,铝合金表面防腐处理一直是航空维护领域的重要课题。聚吡咯(PPy)为导电高分子材料,绿色环保、制备方便,近年来在防腐领域备受关注。在铝片表面电化学沉积吡咯单体酸性溶液得到的PPy镀层,展现出较好的物理隔离性能。然而,电沉积得到的PPy镀层内部结构与表面形貌均存在缺陷,制约着防腐性。本文首先研究PPy镀层制备工艺,接着研究镀层内部结构与表面形貌优化对防腐性的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)观察镀层表面形貌,X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线能谱分析(EDS)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(FTIR)分析结构组成成分,浸泡实验、极化曲线以及电化学阻抗谱分析防腐性。实验结果表明在电化学工作站上电镀由0.4 mol/l吡咯与0.5 mol/l硫酸构成的电解液的情况下,最佳的工艺条件是电镀电位为0.65 V,电镀时间为10分钟,电镀溶液pH值为1。针对PPy镀层内部结构存在空隙、针孔等缺陷,向镀层内掺杂钼酸钠制备PPy-MoO42-镀层,Mo元素以MoO42-、MoO3的形式填充镀层内部缺陷,起到“迷宫效应”阻碍腐蚀离子在镀层内的扩散。针对PPy镀层表面形貌存在粗糙、针孔、沟壑等缺陷,向镀层表面电镀还原氧化石墨烯(rGO)镀层制备PPy/rGO镀层。rGO与PPy之间形成氢键表明复合成功,rGO镀层由rGO二维层状结构紧密堆积而成,镀层表面光滑、平整,展现出较好的物理隔离性能。同时向PPy镀层内部掺杂钼酸钠,表面电镀rGO镀层,制备PPy-MoO42-/rGO镀层。对比PPy、PPy-MoO42-、PPy/rGO以及PPy-MoO42-/rGO四种镀层的疏水性与防腐性。PPy-MoO42-/rGO镀层的接触角最大表明疏水性最好,腐蚀电位最大表明腐蚀倾向最小,腐蚀电流密度最小表明腐蚀速率最低。四种镀层的电化学阻抗谱均呈现高频容抗弧、低频感抗弧,表明镀层表面均出现Cl-吸附形成“孔核”,处于点蚀诱导期。其中PPy-MoO42-/rGO镀层的容抗弧最大表明对腐蚀离子的阻碍作用最强,电荷转移电阻Rct最大表明电荷在镀层内转移慢,腐蚀速率慢。四种镀层样品浸泡在3.5%NaCl溶液中168小时后均出现不同程度的腐蚀现象,其中PPy-MoO42-/rGO镀层的腐蚀现象最轻,防腐性最好。
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