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

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-MoO

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。

2)将可溶性金属盐Ni(NO

本发明将在钛箔上生长的镍钴层状双氢氧化物材料应用于 304SS阴极防腐蚀。304SS阴极防腐蚀反应是在H型电解池中进行的，将304SS与所制备的镍钴层状双氢氧化物阳极材料分别放置在腐蚀池和阳极池中。腐蚀池中放置的氯化钠溶液，阳极池中放置硫化钠和氢氧化钠的混合溶液，质子交换膜将两个池中的电解液分开。反应体系为两电极系统，将304SS电极与在钛箔上生长的镍钴层状双氢氧化物阳极材料用导线连接之后连接到电化学工作站的工作电极夹，饱和甘汞电极连接参比电极夹。制备的镍钴层状双氢氧化物材料产生电子，通过外电路流到304SS上，从而获得304SS的阴极防腐蚀性能。

与304SS偶联的镍钴层状双氢氧化物材料的腐蚀电位最低可以降到-810mV，并且稳定性良好。该材料制备方法简便快速、安全绿色环保、生产成本较低等，对于在各种船舶和海洋工程结构中具有潜在的应用价值。

具体实施方式

为便于更好地理解本发明，通过以下实施例加以说明，这些实施例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。

实施例1

(1)钛箔的抛光处理：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，将2.3g氟化铵、8.6 mL去离子水、20.7mL过氧化氢和20.7mL硝酸加入烧杯中超声10 min形成混合抛光液，将钛箔放入抛光溶液中抛光20～30s并用去离子水反复冲洗几次，将处理好的钛箔晾干待用。

(2)镍钴混合溶液：分别称取0.2201g Ni(NO

(3)生长在钛箔上的镍钴层状双氢氧化物材料的制备：在三电极电解槽中加入配制好的镍钴电解质混合溶液，将处理过的钛箔作为工作电极，Ag/AgCl作为参比电极，铂片作为对电极，在-1.0V恒压条件下电沉积1200s，用去离子水冲洗几次并在空气中自然干燥，即可得到生长在钛箔上的镍钴层状双氢氧化物材料。

(4)304SS阴极防腐蚀性能测试：304SS阴极防腐蚀反应是在H 型电解池中进行的，将304SS与所制备的生长在钛箔上的镍钴层状双氢氧化物材料分别放置在腐蚀池和阳极池中。腐蚀池中放置氯化钠溶液，阳极池中放置硫化钠和氢氧化钠的混合溶液，质子交换膜将两个池中的电解液分开。反应体系为两电极系统，将304SS电极与制备的生长在钛箔上的镍钴层状双氢氧化物材料用导线连接之后连接到电化学工作站的工作电极夹，饱和甘汞电极连接参比电极夹。生长在钛箔上的镍钴层状双氢氧化物材料的腐蚀电位最低可以降到-810mV，从而对304SS提供很好的保护。

实施例2

(1)钛箔的抛光处理：处理方法同实施例1。

(2)镍钴混合溶液：分别称取0.4402g Ni(NO

(3)生长在钛箔上的镍钴层状双氢氧化物材料的制备：在三电极电解槽中加入配制好的镍钴电解质混合溶液，将处理过的钛箔作为工作电极，Ag/AgCl作为参比电极，铂片作为对电极，在-1.0V恒压条件下电沉积1200s，用去离子水冲洗几次并在空气中自然干燥，即可得到生长在钛箔上的镍钴层状双氢氧化物材料。

(4)304SS阴极防腐蚀性能测试：304SS阴极防腐蚀反应是在H 型电解池中进行的，将304SS与所制备的生长在钛箔上的镍钴层状双氢氧化物材料分别放置在腐蚀池和阳极池中。腐蚀池中放置氯化钠溶液，阳极池中放置硫化钠和氢氧化钠的混合溶液，质子交换膜将两个池中的电解液分开。反应体系为两电极系统，将304SS电极与制备的生长在钛箔上的镍钴层状双氢氧化物材料用导线连接之后连接到电化学工作站的工作电极夹，饱和甘汞电极连接参比电极夹。生长在钛箔上的镍钴层状双氢氧化物材料的腐蚀电位最低可以降到-800mV，从而对304SS提供很好的保护。