隨著人們對“輕量化”要求的不斷提高，鋁作為一種輕質金屬，應用范圍越來越廣泛。盡管鋁表面自身產生的氧化層具有一定的腐蝕防護效果，但其不耐酸堿，穩定 性較差，因此需要對鋁防腐蝕涂層開展研究。石墨烯具有的化學惰性，是防腐蝕 涂層材料的研究熱點，但具有鋪展分散性差，與鋁基體結合效果差，小分子物質易于滲透造成防護失效等問題。本文制備了薄膜并在表面改性后通過首創的剪切軋制工藝進行涂覆制備鋁表面石墨烯基復合涂層，對工藝作用原理和涂層防腐蝕效果進行了分析，主要內容如下：

(1) 利用自組裝方法在聚四氟乙烯上制備氧化石墨烯薄膜(GO)，經熱還原后(rGO)， 對其進行氧等離子體表面處理，制備表面富含含氧官能團的還原氧化石墨烯薄膜(PrGO)。運用XPS，Raman，XRD、接觸角測量儀對薄膜表征。還原后 rGO中C/O由2.30變為6.20，含氧量降低，薄膜缺陷增多，ID/IG由 0.61 增至 1.93。氧等離子體處理在石墨烯薄膜表面接枝了大量含氧官能團，表面表現出超親水性，C/O下降至2.97，ID/IG為 1.07。

(2) 采用相同制備工藝，在 GO 中添加 5 wt%石墨(GT)制備石墨/氧化石墨烯復合薄膜(GO@GT)，經熱還原和表面氧等離子體處理，得到表面富含含氧官能團的石墨/還原氧化石墨烯復合薄膜(P-rGO@GT)。研究結果表明，還原過后的rGO@GT 中C/O由2.37升高至4.76，含氧量降低的同時，ID/IG由1.29下降至1.26。氧等離子體處理薄膜表面接枝了C-OH、C=O 和 O=C-O 等官能團，表面接觸角為14o，C/O下降至1.73，ID/IG為1.10。

(3) 將制備的 P-rGO 與 P-rGO@GT 薄膜與45度直角鋁塊組合制備預軋件，經 285℃熱處理后，剪切軋制將兩種薄膜分別涂覆在鋁基體上。XRD、Raman 和TEM的表征結果表明，剪切軋制中氧等離子處理引入的表面氧化層與鋁基體反應生成了6-7 nm 的中間層(OL)。剪切軋制后涂層層間距進一步減小至0.34 nm (P-rGO)和 0.35 nm (PrGO@GT), P-rGO 涂層缺陷得到修復，ID/IG由 1.07 下降至 0.35。

(4) P-rGO 與 P-rGO@GT 兩種薄膜在酸和鹽中對鋁表面均表現出了優異的腐蝕防護性，并初步探討了防腐機理。電化學測試表明，P-rGO與P-rGO@GT的腐蝕電流降低了兩個數量級，腐蝕電位升高，在兩種溶液中均起到了防護作用。對 rGO 和 rGO@GT涂層，OL 層進一步降低了腐蝕反應速率。在3.5 wt% NaCl 溶液中浸泡 200 小時后進行電化學測試，涂層起到腐蝕防護的同時，OL 層增強了防腐蝕性能穩定性，延長了有效保護時間。此外，5 wt%石墨的摻雜將氧化石墨烯原料要求降低至工業純度，在未影響防腐蝕性能的同時降低了成本。

摘錄自大連交通大學《鋁表面石墨烯基復合涂層的腐蝕防護研究》，如有侵權請告知刪除。