鎂合金表面超疏水膜層的制備及其防腐防污性能研究.pdf

1、隨著近年來全球經(jīng)濟(jì)的快速增長，人類對(duì)于能源的需求也與日俱增。一方面需要不斷開發(fā)新的能源，另一方面還需要考慮節(jié)能降耗。鎂及其合金由于具有密度小、比強(qiáng)度高等特點(diǎn)受到了全世界范圍的廣泛關(guān)注，其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)擴(kuò)展到汽車工業(yè)、航空航天、電子工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。但是由于鎂及其合金的化學(xué)反應(yīng)活性很高，造成了鎂合金極易受到腐蝕損害，這大大影響了鎂及其合金在各領(lǐng)域中的應(yīng)用。與一般的表面防腐技術(shù)不同，超疏水膜層由于其具有優(yōu)異的疏水性能，因此膜層不會(huì)被腐

2、蝕溶液潤濕，也就從根本上為金屬基體提高了腐蝕保護(hù)。因此在鎂及其合金表面制備超疏水膜層使其免受腐蝕性介質(zhì)的危害并探討其抗腐蝕機(jī)理成為了近年來研究的熱點(diǎn)。
　　本論文以AZ31型鎂合金為基體，采用不同合成方法（溶液浸漬法、水浴法、水熱法）在其表面構(gòu)筑具有粗糙結(jié)構(gòu)的超疏水膜層。并通過SEM、FT-IR、XPS等測試手段對(duì)制備的膜層的形貌、結(jié)構(gòu)、組成等進(jìn)行分析研究，采用電化學(xué)動(dòng)電位極化測試法（IE）以及電化學(xué)交流阻抗測試法（EIS）對(duì)超疏

3、水膜層的抗腐蝕性能進(jìn)行研究，同時(shí)通過天然水域水樣掛片，使用數(shù)碼照片和SEM研究了超疏水膜層的防污能力。
　　采用簡單的溶液浸漬法在AZ31鎂合金基體表面上構(gòu)筑了一種片狀結(jié)構(gòu)的十四酸鎂膜層，經(jīng)過測試在醇水比為1:1，混合反應(yīng)液十四酸濃度為0.25 mol/L、反應(yīng)溫度為50℃、反應(yīng)時(shí)間為24 h時(shí)膜層表面生長均勻，其靜態(tài)水接觸角值最大，達(dá)到152°。經(jīng)過測試在3.5 wt.％ NaCl溶液中浸泡3 h后，有超疏水膜層覆蓋的鎂合金的腐

4、蝕電流密度比空白鎂合金下降了1個(gè)數(shù)量級(jí)，并且其Nyquist圖中的阻抗值從100Ω左右上升到1000Ω左右。
　　采用簡單、快速的水浴法在AZ31鎂合金基體表面上制備了一種片狀結(jié)構(gòu)的十四酸鐵膜層，經(jīng)過對(duì)比在反應(yīng)混合溶液濃度比為1:1，混合反應(yīng)液十四酸濃度為0.1 mol/L、反應(yīng)溫度為60℃、反應(yīng)時(shí)間為2 h時(shí)膜層表面平整、疏水性能最好，其靜態(tài)水接觸角達(dá)到165°。經(jīng)過腐蝕性能測試，在3.5 wt.% NaCl溶液中浸泡3 h后，

5、有超疏水膜層覆蓋的鎂合金的腐蝕電流密度下降了3個(gè)數(shù)量級(jí)，其Nyquist圖中的阻抗值為8×104Ω左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于空白鎂合金的100Ω左右。通過在天然水域水樣中浸泡不同時(shí)間發(fā)現(xiàn)超疏水膜層在浸泡30天時(shí)仍然沒有微生物附著，雖然疏水能力發(fā)生了下降，但其粗糙結(jié)構(gòu)仍基本保存完好，而空白鎂合金在浸泡30天后已經(jīng)遭到嚴(yán)重腐蝕，其表面已經(jīng)被微生物的分泌物所覆蓋。
　　采用簡單的水熱法在AZ31鎂合金基體表面上制備了一種片狀結(jié)構(gòu)組成的花狀復(fù)合結(jié)構(gòu)的

6、十八酸鎳膜層，在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)反應(yīng)混合溶液濃度比為1:1，混合反應(yīng)液十八酸濃度為0.005 mol/L、反應(yīng)溫度為150℃、反應(yīng)時(shí)間為8 h時(shí)，膜層表面平整，疏水效果最好，其靜態(tài)水接觸角達(dá)到158°。同時(shí)通過對(duì)比前兩章的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)使用更長碳鏈的有機(jī)酸對(duì)于提高所制備膜層的接觸角沒有明顯的作用。在腐蝕性能測試中在3.5 wt.% NaCl溶液中浸泡2 h后，有超疏水膜層覆蓋的鎂合金的腐蝕電流密度下降了2個(gè)數(shù)量級(jí)，其Nyquist圖中的阻抗值為