鎂合金表面超疏水化及耐腐蝕性能研究.pdf

1、鎂及鎂合金具有良好的比強度和比模量、切削加工性好、加工成本低、有一定的延展性和熱消散性等優(yōu)良性能。因此,其在交通運輸和航空航天等諸多領(lǐng)域具有極為廣泛的應(yīng)用前景。但由于鎂的電極電位低,其在潮濕大氣等環(huán)境中極易發(fā)生腐蝕,這使得鎂及其合金的應(yīng)用受到了很大的限制。而超疏水表面由于其疏水能力強使得水分子難以滲入超疏水表面內(nèi)部,從而會延緩和減少材料的腐蝕。因此,通過在鎂合金表面構(gòu)建超疏水層,以期有效提高鎂合金的耐腐蝕能力,這對增強鎂及其合金的耐腐蝕

2、性能和擴大鎂和鎂合金的應(yīng)用具有十分重要的意義。
　　本研究首先通過稀硫酸刻蝕-硬脂酸接枝法在AZ31鎂合金表面制備得到超疏水層,然后通過稀硫酸刻蝕-十二烷基硫醇修飾法在AZ91鎂合金表面制備得到超疏水層,并分別對兩種超疏水鎂合金表面的構(gòu)建過程、工藝條件及化學(xué)結(jié)構(gòu)、表面形貌、相結(jié)構(gòu)及耐腐蝕性能等進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)將經(jīng)過打磨和清洗的 AZ31鎂合金置于稀硫酸中進(jìn)行刻蝕,然后用硬脂酸的乙醇溶液修飾一定

3、時間,取出清洗后得到了具有超疏水性能的AZ31鎂合金表面。通過接觸角測量、掃描電鏡觀察、紅外吸收光譜分析分別對超疏水表面的潤濕性能、表面形貌、表面化學(xué)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了考察分析。研究結(jié)果表明:超疏水AZ31鎂合金表面最大接觸角度為153°、滾動角小于10°,該表面具有大量花狀的微納米結(jié)構(gòu)和硬脂酸疏水長鏈,這使得AZ31鎂合金表面具有了超疏水特性。將制備好的超疏水試樣室溫下靜置3個月,其接觸角基本保持不變,這表明AZ31鎂合金的超疏水表面具有良

4、好的穩(wěn)定性。
　　(2)將經(jīng)過打磨清洗的 AZ91鎂合金先置于稀硫酸中進(jìn)行刻蝕,然后放入硝酸銀的水溶液中振蕩反應(yīng),最后將經(jīng)過上述處理的試樣清洗烘干后置于十二烷基硫醇的乙醇溶液中浸泡一定時間,取出后清洗室溫晾干,得到了具有超疏水性能的AZ91鎂合金表面。通過接觸角測量、掃描電子顯微分析、X射線衍射分析、紅外吸收光譜分析分別對超疏水表面的潤濕性能、表面形貌、表面化學(xué)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明:AZ91鎂合金表面最佳接觸角為154°

5、,滾動角小于10°,其表面具有珊瑚狀的微納米結(jié)構(gòu)和十二烷基硫醇的疏水長鏈,這使得AZ91鎂合金表面具有了超疏水性能,將制備好的超疏水試樣室溫下靜置3個月,其接觸角基本保持不變,這表明AZ91鎂合金的超疏水層具有良好的穩(wěn)定性。
　　(3)通過電化學(xué)分析分別對不同接觸角的AZ31和AZ91鎂合金試樣進(jìn)行了耐腐蝕性能研究。結(jié)果表明:超疏水化試樣的表面耐腐蝕性均明顯優(yōu)于未處理的鎂合金,并且AZ31和AZ91試樣表面的耐腐蝕性都隨著其接觸角