[发明专利]一种用于304不锈钢防腐的原位生长镍钴层状双氢氧化物材料

说明书

本发明公开了一种用于304不锈钢防腐的原位生长镍钴层状双氢氧化物材料。本发明通过电沉积法在钛箔上快速生长镍钴层状双氢氧化物。基于镍钴层状双氢氧化物与钛箔之间的结合力和分散均匀的纳米片，制备的镍钴层状双氢氧化物作为阳极材料具有优异的304不锈钢阴极防腐蚀性能。本发明材料具有制备方法简便快速、安全绿色环保、生产成本较低、性能稳定等优势，可明显降低304不锈钢的腐蚀电位，获得优异的防腐蚀性能。

技术领域

本发明属于阴极保护材料领域，特别涉及了一种用于304不锈钢防腐的原位生长镍钴层状双氢氧化物材料。

背景技术

以304为代表的不锈钢因其低成本、高强度以及良好的机械性能，在船舶和海洋工程结构中得到广泛应用。然而在海洋条件和潮湿的大气中由于氯离子和微生物的作用，304不锈钢(304SS)钝化膜容易被破坏，发生点蚀，加速腐蚀。据报道，在美国、英国和日本等国家，腐蚀成本约占国民生产总值(GNP)的1-5％。因此，提高304SS的防腐性能是一项迫切的经济需要。

具有二维纳米结构的阳极材料具有良好的晶界连接性，使纳米片与衬底紧密接触，从而促进界面电荷的快速转移，加速电化学反应，可以减缓304SS的腐蚀速率。层状双氢氧化物(LDHs)是一类二维阴离子插层粘土矿物，由带正电的类水镁石层板和带负电的层间客体组成。由于其特殊的层状结构及组成，可以实现对其层板化学组成、层间离子种类、结构形貌以及能带等的优化调控，进而提升其防腐蚀性能。目前LDHs应用于金属防腐领域的研究主要分为两大类。一种是作为颜料添加到涂层中，研究其防腐蚀性能。Jihui Wang等人在《Preparation and inhibition properties of molybdate intercalated ZnAlCelayered double hydroxide》中表明通过共沉淀法合成的ZnAlCe-MoO₄层状双氢氧化物涂料有很好的金属防腐蚀性能。但是涂料所制涂层的结合力不高且会脱落从而造成环境污染。另一种是在金属基体上生长 LDHs膜，构成一层均匀致密并且结合力很强的保护层薄膜，起到保护金属基体的作用。可通过胶体沉积法、水热法及电化学沉积法等在金属表面制备LDHs，但胶体沉积法所制薄膜也存在与基底结合力不高的问题(水滑石类纳米材料在防腐薄膜方面的研究进展)，水热法通常耗时(6～24小时)且需要高温(60～150℃)(Electrodeposited Zn-Al layered double hydroxide films for corrosionprotection of aluminum alloys)。电沉积法具有制备方法简便快速、安全绿色环保、生产成本较低、结合力强等优势。Jiming Hu等人通过电沉积法在AA2024铝合金上生长的Zn-AlLDH具有良好的防腐性能(Electrodeposited Zn-Al layered double hydroxide filmsfor corrosion protection of aluminum alloys)；彭哲超等人采用电沉积法在铜表面制备的锌铝层状双氢氧化物薄膜有一定的缓蚀效果(在铜表面制备LDHs薄膜及其缓蚀性能研究)。但这些都是在所保护金属基体表面沉积LDHs从而提高所保护金属基体腐蚀性能。本发明通过电沉积法将镍钴层状双氢氧化物生长在具有高电导率、良好的机械强度和高耐腐蚀性等多种特性的钛箔上。制备方法简单快速，镍钴层状双氢氧化物与钛箔间结合力强、组分及禁带宽度可调变，极大增强了阳极材料的304SS阴极防腐蚀性能，在各种船舶和海洋工程结构中具有潜在的应用前景。

发明内容

本发明提供一种用于304不锈钢防腐的原位生长镍钴层状双氢氧化物材料。

本发明所述的生长在钛箔上的镍钴层状双氢氧化物材料是采用电沉积法直接在钛箔上合成镍钴层状双氢氧化物纳米片，镍钴层状双氢氧化物与钛箔之间结合力强，且合成的镍钴层状双氢氧化物纳米片分散均匀，方法相对简单迅速。合成步骤具体如下：

1)将规格为20mm×10mm×0.1mm的钛箔分别用无水乙醇，去离子水超声清洗30min，用含2.3g氟化铵、8.6mL去离子水、20.7 mL过氧化氢和20.7mL硝酸的混合抛光液抛光并晾干。