第十五届全国表面工程大会

    金属腐蚀问题遍及电力、能源、交通、工程等众多领域，给国民经济造成巨大损失，对重大工程带来安全隐患。由于其操作简单、成本低、应用范围广，涂层技术是金属腐蚀防护的有效方法。然而，涂层中的裂纹和微孔等缺陷限制了长效防腐性能。由于高阻隔性、高径厚比、超薄厚度及良好的机械稳定性，二维（2D）纳米材料已被广泛用于提高涂层的耐蚀性能，如石墨烯、石墨烯衍生物、二硫化钼（MoS₂）、氮化硼（BN）、层状双氢氧化物（LDH）和Ti₃C₂T_x MXene等。区别于其它二维材料，MXene结构和化学组成的多样性、丰富和可控的表面化学特性、可氧化成TiO₂作为涂层填料、表面存在-OH，可与LDH相互作用、具有比氧化石墨烯更高的电导率、强的近红外吸收系数和高的光热转换效率、更低的摩擦系数和更长的磨损寿命、优异的紫外屏蔽性能，使其在金属表面防护领域具有潜在应用价值。基于此，采用电沉积工艺在铝合金表面构建单宁酸修饰MXene/肉豆蔻酸钙复合涂层（TA@MXene/MA）。结合MXene的高阻隔性及丰富表面官能团、肉豆蔻酸钙表面疏水性、单宁酸缓蚀剂作用，实现在3.5wt.% NaCl溶液中稳定的耐蚀性。相比于肉豆蔻酸钙涂层，MXene的引入，可提高涂层的耐蚀性。对比肉豆蔻酸钙/MXene复合涂层，单宁酸的引入，可实现自修复性能。对比目前自修复功能涂层设计，涂层制备流程耗时短，无需高温处理和避免有毒试剂使用，自修复效率达99%以上，相对绿色环保。采用两步电沉积法在铝合金双极板表面制备壳聚糖-氯化亚锡-MXene复合涂层。结果表明，复合涂层的腐蚀电流密度降低至7.046 × 10^-6 A/cm²，电导率为33.49 % IACS。在酸性溶液中浸泡168小时后仍呈现稳定的耐蚀性能。MXene的存在有效减少了涂层中的结构缺陷， MXene/壳聚糖起到阻隔和有效保护的作用。铝合金表面摩擦系数和磨损率降低。原位腐蚀观测实验12小时后复合涂层仍保持完整。表面电势分布表明，MXene的引入可改变涂层表面电势分布。 因此，本研究提出一种简便高效构筑高性能MXene防腐涂层的策略，为MXene涂层的腐蚀防护机制的研究提供指导。
 

MXene,复合涂层,腐蚀防护