紧固件用改性石墨烯防腐涂层研究
摘要
钢质紧固件在实际工程中应用广泛，但是高盐度、高湿度的苛刻海洋环境会加速腐
蚀而导致钢质紧固件失效，甚至引发事故。达克罗、环氧铝粉、水性环氧/特氟龙涂层常
用于钢质紧固件防腐，但在海洋环境中，仍难以达到期望的保护效果，因此需要进一步
提高其耐腐蚀性能。石墨烯呈二维层状结构，具有高导电性、高导热性、高阻隔性和优
异的机械性能，在防腐涂层领域引起了很多研究者的兴趣。开展石墨烯改性达克罗、环
氧铝粉、水性环氧/特氟龙防腐涂层研究具有重要意义。
本论文对石墨烯进行了改性探究，实现了石墨烯在涂料中的均匀分散。制备了添加
不同质量分数（0wt.%、0.1wt.%、0.2wt.%、0.3wt.%）改性石墨烯的达克罗涂层、环
氧铝粉涂层、水性环氧/特氟龙涂层，采用扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光
谱（FT-IR）、拉曼光谱（Raman）、X射线衍射（XRD）等手段表征各涂层试样的微观
形貌和成分组成，利用电化学测试和中性盐雾试验对各涂层试样进行耐腐蚀性能研究，
并初步探索改性石墨烯增强/削弱涂层耐腐蚀性能的机理。
研究了石墨烯改性工艺。选用十二烷基硫酸钠（SDS）、单宁酸（TA）以及核黄素
单核苷酸钠（FMNs）作为改性剂，研究了在不同改性剂/石墨烯质量比、不同超声分散
时长，经各改性剂改性后的石墨烯在水中的分散性和分散稳定性差别，确定了FMNs为
最佳改性剂，其与石墨烯最佳质量比为5：2，最佳超声分散时长为5h；研究了热干燥
和真空冷冻干燥获得的改性石墨烯粉末在水中再分散的效果，确定了真空冷冻干燥为最
佳干燥条件。
制备了添加不同改性石墨烯量的达克罗涂层并对各含量涂层试样综合性能进行评
价。结果表明改性石墨烯成功加入涂层中，涂层形貌无较大差异，均呈银灰色，且表面
平整致密；各涂层厚度基本保持一致，附着强度均达到1级；改性石墨烯含量为0.2wt.%
的达克罗涂层在3.5wt.%NaCl溶液中浸泡30d后仍有部分涂层残留，低频阻抗模值
|Z|0.01Hz最大且降低最慢，中性盐雾试验最晚出现红锈，耐腐蚀性能最佳。
研究了不同改性石墨烯含量环氧铝粉涂层的综合性能。研究表明改性石墨烯的加入
会减少涂层表面微孔，一定程度上降低涂层的附着强度，但是不影响涂层的厚度，含有
0.2wt.%改性石墨烯的环氧铝粉涂层浸泡30d后低频阻抗模值最大，中性盐雾试验最后
一个出现红锈，表明掺杂0.2wt.%改性石墨烯的环氧铝粉涂层具有最好的耐腐蚀性。
制备了不同改性石墨烯含量水性环氧/特氟龙涂层并研究各涂层的综合性能。改性
石墨烯的加入会使得涂层银灰色外观略微变黑，但不影响涂层的厚度和附着强度。电化
哈尔滨工程大学专业学位硕士学位论文
学测试和盐雾试验表明，添加改性石墨烯降低了水性环氧/特氟龙涂层的耐腐蚀性能。
关键词：合金钢紧固件；耐腐蚀性能；改性石墨烯；达克罗涂层；有机涂层
紧固件用改性石墨烯防腐涂层研究
Abstract
Steelfastenersarewidelyusedinpracticalengineering,buttheharshmarineenvironment
withhighsalinityandhumiditywillacceleratecorrosionandcausefailureofsteelfasteners,
evenleadingtoaccidents.Dacromet,epoxycoatingwithaluminumpowderandwaterborne
epoxy/PTFEcoatingarecommonlyusedforcorrosionprotectionofsteelfasteners.However,
inmarineenvironment,itisstilldifficulttoachievethedesiredprotectionbythesecoatings.
Therefore,it