［摘要］ 派拉纶真空镀膜用于*物文**保护能解决其他材料不能解决的问题，目前其在金属*物文**保护上应用较少。采用3D 表面形貌仪对派拉纶镀膜的孔隙率进行了测试，结合静态挂片法、电化学极化曲线和电化学交流阻抗谱研究了pH 值为5 的HCl 溶液中不同厚度的派拉纶真空镀膜对Z30 灰口铸铁的保护作用。结果表明: 随着派拉纶填料质量增加，派拉纶真空镀膜厚度不断增加，其对金属腐蚀抑制的效果越好; 该镀膜主要通过降低铸铁表面的孔隙率以减少材料表面缺陷，抑制阴极的氧扩散控制来达到保护效果。
［关键词］ 派拉纶真空镀膜; 镀膜厚度; 孔隙率; 交流阻抗; 腐蚀抑制
前言
派拉纶真空镀膜可在各种形状的基材表面成型，对盐雾、霉菌、潮湿、腐蚀性等恶劣环境有很好的隔离防护功能，在精密机械、电子行业得到了广泛应用。派拉纶真空镀膜用于*物文**保护能解决其他材料不能解决的问题，其防水、防腐蚀性能优异，可延长*物文**寿命千年以上。目前，国内外对于派拉纶技术在纸张、丝织品、木材等保护方面的研究相对较多［1 ～ 3］，而对其在金属*物文**保护方面的研究还很欠缺。为此，本工作考察在pH 值为5 的HCl 溶液中不同厚度的派拉纶真空镀膜对Z30 灰口铸铁的保护作用。
1 试验
1． 1 基材前处理基材为Z30 灰口铸铁( 约含3． 3%C，2． 8% ～3． 2%Si) ，尺寸为50 mm × 25 mm × 3 mm。基材经*酮丙**擦去保护油脂后，逐级打磨，再用蒸馏水冲洗干净，滤纸擦干，自然干燥24 h。
1． 2 派拉纶真空镀膜采用PDS -2060VJ /PC 派拉纶真空气相沉积镀系统，分别加入0，5，10， 15， 20 g 派拉纶填料固态聚对二甲苯。在180 ℃左右对其蒸发，再在680 ℃下将其2个侧链碳碳键裂解，从而生成稳定的活性单体———对苯二*撑甲**; 单聚物进入室温下的沉积腔体内，瞬间吸附在基材上进行聚合。
1． 3 测试分析
( 1) 孔隙率采用TRACEiTR 型3D 三维形貌仪测试孔隙率，测试面积5 mm × 5 mm。
( 2) 腐蚀抑制率将Z30 铸铁空白样和派拉纶真空镀膜的Z30 铸铁样同时放入pH 值为5 的HCl 溶液中，室温下浸泡7 d。浸泡结束后用硬橡皮擦除腐蚀产物至试样表面光亮，经去离子水、*酮丙**清洗至恒重，由试样的失重计算腐蚀抑制率，每种派拉纶填料质量下制作3 个试样，取平均值。
( 3) 电化学行为采用CS300 电化学测试系统
测量极化曲线: 试样为工作电极，用环氧树脂封装，暴露面积为1 cm2，用金相砂纸逐级打磨，参比电极选用饱和甘汞电极，辅助电极为铂电极，介质为pH = 5 的HCl 溶液; 采用corrTest 电化学测试系统腐蚀分析软件处理数据，扫描电位幅度1． 2 V，扫描速度2 mV/s。采用283A 电化学工作站和5210 锁相放大器在室温、自腐蚀电位下测量电化学交流阻抗谱: 测量频率范围5 × 10 － 3 ～ 1 × 105 Hz，开路电位0 V，工作电极、参比电极、辅助电极及介质与极化曲线测试相同。
2 结果与讨论
2． 1 不同厚度镀膜的孔隙率图1 为镀0 g( 空白样) 和20 g 派拉纶填料的Z30镀 膜 厚 度 对 派 拉 纶 耐 蚀 性 的 影 响 57灰口铸铁样的孔隙率对比。从图1 可见: 空白样表面存在很多孔隙，且分布不均; 镀膜后，孔隙率明显减少。可见，该镀膜对铸铁样品孔隙的填充作用很好，可以有效减少铸铁表面的材料缺陷，从而有效阻止环境中的有害因素进入表面，使整个表面得到保护。
2． 2 不同厚度镀膜的腐蚀抑制率
不同厚度镀膜的腐蚀速率及腐蚀抑制率见表1。由表1 可知，随着填料质量的增加，膜厚增加，腐蚀抑制率不断升高。
2． 3 不同厚度镀膜的电化学行为
2． 3． 1 极化曲线不同厚度派拉纶真空镀膜试样的极化曲线见图2。从图2 可见: 阴极的氧扩散控制为主要控制步骤;增加相同电压值时，阴极极化曲线电流变化幅度从大到小依次是0 g 试样，5g 试样， 10 g 试样， 15 g 试样，20 g 试样，说明派拉纶真空镀膜可以减缓金属腐蚀的速度; 且镀膜越厚，电化学反应越难进行，对金属的腐蚀抑制能力越大［4］。
图2 不同质量填料的镀样的极化曲线2． 3． 2 交流阻抗不同厚度派拉纶真空镀膜试样的交流阻抗谱见图3。从图3 可见: 在高频区，派拉纶真空镀20 g 的样片的交流阻抗半径明显大于镀0 g 和10 g 填料的交流阻抗半径; 且经派拉纶真空镀10 g 的样片的交流阻抗半径也明显大于镀0 g 的样片的，说明经派拉纶真空镀后样片在pH 值为5 的HCl 溶液中的电化学反应电阻较大［5］，反应较难进行，金属较难被腐蚀，镀膜确实可以起到保护作用，且镀膜越厚，金属样片的腐蚀阻力越大，腐蚀抑制效果越好。
空白Z30 铸铁的交流阻抗在高频区出现半圆弧，在低频区呈倾斜的直线，而派拉纶真空镀样片在高频区出现双圆弧，在低频区呈倾斜的直线，两者的等效电路见图4。对比表明，空白样在pH 值为5 的HCl溶液中的反应存在着浓度极化，反应体系是由氧扩散控制的体系。派拉纶真空镀膜通过增大氧还原反应的阻力来抑制金属的腐蚀。图4 空白样和派拉纶镀样( 10 g 填料) 的交流阻抗谱的等效电路
3 结论
( 1) 派拉纶镀膜对铸铁孔隙的填充作用很好，通过减少铸铁表面的材料缺陷，有效阻止环境中的有害因素进入铸铁，使整个铸铁得到保护。
( 2) 随着填料质量的增加，镀膜厚度增加，镀膜腐蚀抑制率升高。
( 3) 派拉纶镀膜主要通过抑制阴极的氧扩散控制步骤起到腐蚀抑制的作用; 其在pH 值为5 的HCl 溶液中的电化学反应电阻较大，镀层越厚，腐蚀抑制效果越好。
［ 参考文献］
［1 ］ 龚德才，奚三彩，王勉． 派拉纶成膜技术在*物文**及图书保护中的应用研究［J］． *物文**保护与考古科学，1996，8( 1) : 29 ～ 34．
［2 ］ Halworson，Bonnie G，Nancy． Effect of light on the propertiesof silk fabrics coated with Parylene C［J］． Studies inConservation，1994， 39( 1) : 45 ～ 56．
［3 ］ Grattan，David W，Gruchy， et al． The fossil forest projectat the Canadian Conservation Institute［A］． 11th TriennialMeeting of ICOM Communication for Conservation［C］ ．London: James ＆ James， 1996: 776 ～ 783．
［4 ］ 魏宝明． 金属腐蚀理论及应用［M］． 北京: 化学工业出版社， 2007: 47， 281．
［5 ］ 查全性． 电极过程动力学导论［M］． 北京: 科学出版社， 2002: 215 ～ 221．