電化學抗腐蝕量測

圖 4-4 為在 1M HCl 環境中經由電化學阻抗法測得的 Nyquist plot，

可以觀察到相較於空白的低碳鋼試片，自組裝沉積薄膜的樣品之電荷 轉移電阻(Rct)提高 37 ~ 42 倍，其中浸泡三天得到的膜具有最大的電 荷轉移電阻。

Fig. 4-4 空白以及自組裝沉積薄膜於低碳鋼在 1M HCl 溶液中的 Nyquist plot。

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Fig. 4-5 空白以及噴塗法沉積薄膜於低碳鋼在 1M HCl 溶液中的極化 曲線。

Table 4-3 自組裝薄膜經由極化曲線圖得到的電化學數據(1M HCl)。

Sample Icorr(μA) C.R.(mm year^-1)

Bare 953.0 11.11

1 day 54.8 0.64

2 day 53.7 0.62

3 day 47.5 0.55

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4.2.2.2 氯化鈉水溶液腐蝕測試

圖 4-6 為在 1M NaCl 環境中經由電化學阻抗法測得的 Nyquist plot，可以觀察到相較於空白的低碳鋼試片，自組裝沉積薄膜的樣品 的電荷轉移電阻(Rct)提高 11 ~ 22 倍。

Fig. 4-6 空白以及自組裝沉積薄膜於低碳鋼在 1M NaCl 溶液中的 Nyquist plot。

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表 4-4 列出了經由 Nyquist plot 得到的電荷轉移電阻以及將其帶 入公式所得到之保護效率，顯示自組裝沉積薄膜在 1M NaCl 中保護 效率皆能達到 90%以上。

Table 4-4 自組裝薄膜的電荷轉移電阻與其保護效率(1M NaCl)。

Sample Rct(Ω cm²) PE(%)

Bare 246.5 -

1 day 2692 90.8

2 day 3877 93.6

3 day 5498.8 95.5

圖 4-7 為在 1M NaCl 環境中經由極化測得的極化曲線，可藉由塔 菲外推法得到其電化學數據(如表 4-5)。具有自組裝沉積薄膜的試片 腐蝕電流相較於空白試片減小，而腐蝕速率則約為原本的 0.25 倍。

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Fig. 4-7 空白以及自組裝沉積薄膜於低碳鋼在 1M NaCl 溶液中的極化 曲線。

Table 4-5 自組裝薄膜經由極化曲線圖得到的電化學數據(1M NaCl)。

Sample Icorr(μA) C.R.(mm year^-1)

Bare 20.9 0.24

1 day 6.8 0.08

2 day 5.8 0.07

3 day 5.1 0.06

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4.2.2.3 硫酸水溶液腐蝕測試

圖 4-8 為在 0.5M H2SO4環境中，經由電化學阻抗法測得的 Nyquist plot，可以觀察到相較於空白的低碳鋼試片，自組裝沉積薄膜的樣品 的電荷轉移電阻(Rct)提高 11 ~ 14 倍。

Fig. 4-8 空白以及自組裝沉積薄膜於低碳鋼在 0.5M H2SO4溶液中的 Nyquist plot。

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表 4-6 列出了經由 Nyquist plot 得到的電荷轉移電阻以及將其帶 入公式所得到之保護效率，顯示自組裝沉積薄膜在 0.5M H2SO4中保 護效率皆有 90%以上。

Table 4-6 自組裝薄膜的電荷轉移電阻與其保護效率(0.5M H2SO4)。

Sample Rct(Ω cm²) PE(%)

Bare 7.8 -

1 day 90.7 91.4

2 day 104.5 92.5

3 day 109.5 92.9

圖 4-9 為在 0.5M H2SO4環境中經由極化測得的極化曲線，可藉 由塔菲外推法得到其電化學數據(如表 4-7)。具有自組裝沉積薄膜的 試片腐蝕電流變小，顯示其表面發生之反應較和緩，而腐蝕速率則約 為原本的 0.11 ~ 0.14 倍。

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Fig. 4-9 空白以及自組裝沉積薄膜於低碳鋼在 0.5M H2SO4溶液中的極 化曲線。

Table 4-7 自組裝薄膜經由極化曲線圖得到的電化學數據(0.5M H2SO4)。

Sample Icorr(μA) C.R.(mm year^-1)

Bare 1059 12.26

1 day 142 1.64

2 day 140 1.61

3 day 121 1.4

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在前面文獻所提到有機矽烷與 TiO2 奈米粒子的吸附作用[24]，

TMSPA 上的矽氧烷基與 TiO2粒子上的羥基於水溶液中產生鍵結，其 中 TMSPA 苯胺的疏水性，使其在吸附過程中更靠近，推測將形成覆 蓋率較高的苯胺矽氧烷網路，如圖 4-10 所示。

Fig. 4-10 TMSPA 與 TiO2於水溶液中的吸附作用。

經表面改質後的 TiO2 其部分未鍵結之矽氧烷基再與低碳鋼基板 上的羥基形成連結，吸附其基板表面，推測即為 SEM 中所觀察到的 團狀形貌，因為其包含矽、鈦兩種元素，而分子自組裝溶液中，部份 未反應之 TMSPA 其矽氧烷基則直接與低碳鋼基板上的羥基產生鍵結，

因此在 SEM 中其他區域僅只有觀察到矽的元素含量。

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TMSPA 上的苯胺具有疏水性，將使得水分子不易殘留於基板表 面，減少腐蝕的發生，而 TiO2 則可以做為物理屏障，阻礙侵略物質 的進入，進而達到保護塗層的效果，保護機制如圖 4-11 所示。

Fig. 4-11 表面改質後之 TiO2提供基板腐蝕保護之機制(自組裝)。

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4.3 自組裝薄膜於載玻片基板之性質量測