超疏水表面在鎂合金上制備及其抗腐蝕研究.pdf

1、隨著隨著工業(yè)和城市的快速發(fā)展，各種金屬工程材料的需求越來(lái)越大。鎂合金憑借其密度低、比強(qiáng)度、比剛度高、電磁屏蔽能力強(qiáng)、減震性能好、鑄造性能、切削加工性能優(yōu)良等一系列優(yōu)點(diǎn)被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色環(huán)保工程材料”之一，廣泛應(yīng)用于航天航空工業(yè)、飛機(jī)制造、摩托制造等領(lǐng)域。然而，鎂合金電極電位極低，表面容易氧化并發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，在潮濕的含有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中腐蝕會(huì)更加嚴(yán)重，這種極差的耐蝕能力限制了鎂合金的廣泛應(yīng)用。因此，尋找一種簡(jiǎn)單、低成本、易實(shí)施的方法對(duì)

2、鎂合金表面進(jìn)行表面改性，提高鎂合金在各種環(huán)境中耐蝕能力刻不容緩。近年來(lái)，荷葉效應(yīng)盛行，即水接觸角(CA)大于150°，滾動(dòng)角(SA)小于10°的材料表面。這種材料被稱之為超疏水材料，由于其獨(dú)特的性能和特殊的功能受到廣大研究者的廣泛關(guān)注，例如憎水性、自清潔性、抗冰性和抗腐蝕性。在潮濕的環(huán)境中，空氣濕度很大，水蒸氣很容易在材料表面液化并溶解空氣中的CO2、SO2、SO3等氣體分子，形成一層電解質(zhì)膜層，加速材料在這種環(huán)境中的腐蝕;在腐蝕溶液中

3、，腐蝕溶液能夠直接和樣品表面接觸并能通過表面的缺陷或縫隙滲透到內(nèi)部，發(fā)生強(qiáng)烈的腐蝕，大大縮短了材料的使用壽命和應(yīng)用范圍。然而超疏水表面由于其表面結(jié)構(gòu)粗糙，具有大量的空腔結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠有效地捕獲和存儲(chǔ)空氣，在樣品表面形成一層穩(wěn)定的、連續(xù)的空氣膜層。當(dāng)樣品暴露在腐蝕溶液中時(shí)，這層空氣膜層能夠穩(wěn)定的存在于樣品表面和腐蝕溶液之間，有效阻斷腐蝕溶液同樣品的直接接觸。從而保護(hù)基體免于腐蝕溶液的腐蝕破壞，達(dá)到保護(hù)基體的目的。因此，在鎂合金表面制備

4、一層超疏水膜層能夠有效的提高鎂合金的耐蝕能力。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴基于錫酸鎂自愈機(jī)理制備超疏水膜層。采用化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的方法成功在鎂合金表面制備出具有立方體結(jié)構(gòu)的錫酸鎂膜層。在中性3.5wt.％ NaCl溶液中研究了錫酸鎂膜層的自愈過程，采用SEM成像手段跟蹤觀察不同自愈時(shí)間后膜層的表面微觀形貌變化。電化學(xué)腐蝕測(cè)試表明，4h自愈后的膜層具有最好的抗腐蝕能力。在此基礎(chǔ)上提出了溶解-再沉積自愈機(jī)理，并在4h自愈后的膜層表面制備出了

5、超疏水膜層，接觸角為157.8°，進(jìn)一步提高了鎂合金的耐蝕能力。其中，經(jīng)3000 mL酸雨沖刷后膜層仍具有超疏水性，在pH=2.5模擬酸雨溶液中對(duì)基體仍具有腐蝕保護(hù)功能。⑵基于相分離技術(shù)制備超疏水PVC膜層。在該研究中，采用相分離技術(shù)制備出超疏水PVC膜層。采用SEM成像技術(shù)以及接觸角測(cè)試技術(shù)對(duì)非溶劑乙醇的添加量對(duì)膜層結(jié)構(gòu)和疏水性能的影響進(jìn)行研究。首次將超疏水PVC膜層應(yīng)用到AZ91D鎂合金表面。研究結(jié)果表明，所制備的超疏水PVC膜層在