碳钢/环氧涂层在5%H₂SO₄溶液中的半导体行为

钮晓博^1,2，王毅^1,2，钟庆东^1,2，王超¹，盛敏奇¹，周琼宇¹

1. 上海大学材料科学与工程学院2. 上海电力学院能源与环境工程学院

摘 要：用电位-电容测试和Mott-Schottky分析技术研究碳钢/环氧涂层在5%H₂SO₄溶液中腐蚀失效过程的极化及半导体行为.结果表明:碳钢/环氧涂层在5%H₂SO₄溶液中浸泡10 min时形成了一个金属-绝缘体-半导体（MIS）结构,随着浸泡时间的延长,涂层逐渐表现出半导体的性质.碳钢/环氧涂层在浸泡1 d时,涂层表现为n型半导体,Nyquist图在整个频率域内其交流阻抗出现两个半圆弧,说明此时的金属/涂层电极存在两个时间常数.碳钢/环氧涂层在浸泡3 h到5 d时,在电场作用下发生偶极极化,偶极电场阻碍了涂层中载流子的迁移,起到减缓腐蚀的作用.偶极弛豫效应使碳钢/环氧涂层电极的电容随电位绝对值的增大而减小,并且造成了其频率的依赖性.碳钢/环氧涂层在浸泡7 d以上时,碳钢与涂层形成金属-半导体接触,随着浸泡时间延长,载流子密度逐渐增加.

关键词：Mott-Schottky分析;半导体;碳钢/环氧涂层;偶极极化;