宋贡生等JES论文：石墨烯增强镀锌钢板耐蚀性的研究取得进展

2018-08-24 13:19:34 作者：本网整理来源：珞珈材料与物理分享至：

镀锌钢板的使用已有二百多年的历史，至今仍然占有重要的地位。电镀锌（Zn）层的主要作用是作为阳极牺牲层来减少钢铁基底的腐蚀。近年来，随着建筑业、汽车业及家电业的迅速发展，镀锌钢板的得到了更加广泛的应用，同时也对其耐蚀性提出了更高的要求，但未经处理的镀锌钢板易发生腐蚀，使镀锌层表面易形成灰暗色，在存贮过程中形成白锈或产生黑变，一般采用铬酸盐进行钝化处理以提高耐蚀性能，但铬酸盐的环境有害性不容忽视。因此，纳米颗粒（SiO2， TiO2，ZrO2，CNTs等）增强镀锌层的耐蚀性也被广泛研究。

众所周知，石墨烯（Gr）具有独特的物理、化学和力学性能，被认为是一种理想的金属材料增强相。电化学法，又称电镀法，广泛应用于金属表面防护薄膜的制备，具有方便、快捷、低成本的特点。电化学法制备金属＋石墨烯复合薄膜的原理是：将氧化石墨烯（GO）悬浮液与电解液均匀混合，在通电的条件下，氧化石墨烯由分散体系向阴极表面附近传质、吸附且发生电子交换，被还原为石墨烯（Gr）；最后在搅拌情况下石墨烯与金属离子发生共沉积，在阴极形成金属＋石墨烯复合材料。

武汉大学物理科学与技术学院潘春旭教授课题组近年来致力于金属+石墨烯复合材料的研究与应用。最近博士生宋贡生等人利用反向脉冲电镀法制得了高耐蚀性的Zn-Gr复合薄膜。研究了电解液中GO添加量对复合镀层的微结构和耐蚀性的影响。结果表明：1）GO的加入将改变金属锌的电沉积机制，即，镀层的择优取向由纯锌的（112）和（101）晶面逐步变为复合镀层的（103）、（102）和（110）晶面；2）前驱体GO在共沉积过程中被还原为Gr；3）Gr的加入不会影响镀层与基体的结合力，所有镀层结合力均为5B等级（ASTMD3359）；4）在电解液中存在一个最佳的GO添加范围（0.3-0.5g/L），此时得到的Zn-Gr复合镀层的腐蚀电流仅为纯锌层的1%，即表现出最好的耐蚀性。最近，论文已经发表在美国电化学学会刊物《Journalof The Electrochemical Society》（工程技术2区top，影响因子3.662）上。

论文链接：Gongsheng Song, Sishi Li,Gang Liu, Qiang Fu, Chunxu Pan: “Influence of Graphene OxideContent on theZn-Gr Composite Layer Prepared by Pulse Reverse Electro-plating”, Journal of The Electrochemical Society, 2018, 165（11）： D501-D510.

（http://jes.ecsdl.org/content/165/11/D501.abstract?sid=7f21ca3c-fdcf-4bb1-99b3-3d615eb303c2）