超疏水鎂合金制備方法及其耐腐蝕性研究.pdf

1、鎂合金由于其高的比強度和好的結(jié)構(gòu)特性等優(yōu)良的特性而受到廣泛的關(guān)注，而較差的耐腐蝕性則限制了它的發(fā)展；在鎂合金表面制備超疏水涂層是提高其耐腐蝕的重要手段之一。由于超疏水表面具有防沾染，抗污染和自清潔等特性，擁有超疏水特性的表面已日益引發(fā)人們的關(guān)注。離子液體電沉積法和表面改性法是兩種制備超疏水表面的簡單、高效、低成本的方法，通過離子液體電沉積法和表面改性法制備出的鎂合金表層可實現(xiàn)表面超疏水，其抗腐蝕性也大大提高了。
　　本文分別利用鎂

2、合金表面電沉積鋅和表面改性兩種方法在鎂合金表面構(gòu)筑超疏水層，并通過XRD與SEM方法對處理后的實驗表面的微觀結(jié)構(gòu)進行測試與表征；同時通過電化學(xué)分析測試、接觸角測試和結(jié)合力測試對超疏水表面的一些性能進行討論研究。探討了電流密度與添加劑對鎂合金表面結(jié)構(gòu)及其超疏水性能的影響。
　　通過研究，可得出以下結(jié)論：
　　(1)采用電沉積的方法通過調(diào)節(jié)電流密度成功的在鎂合金上構(gòu)筑了超疏水結(jié)構(gòu)表面。電流密度為0.25mA/cm2時，電沉積層表

3、面呈類似“水贏腿”結(jié)構(gòu)且呈現(xiàn)超疏水狀態(tài)，超疏水表面的接觸角和滾動角分別達到161±4°和2°左右。
　　(2)電沉積過程中加入添加劑，結(jié)果表明，在添加劑PEG-800的作用下，電流密度為1 mA/cm2時，鎂合金表面獲得了超疏水結(jié)構(gòu)，其表面接觸角可達到162±2°;沉積層與基的體結(jié)合力很好，已達到ISO2409的最高等級0級；試樣的抗腐蝕性也有很大提高。
　　(3)分別使用氯化銅和硫酸鋅兩種刻蝕劑對 AZ31鎂合金試樣表面進

4、行刻蝕以構(gòu)造粗糙的表面形貌，然后分別使用硬脂酸和油酸這些低表面能物質(zhì)作表面改性劑對粗糙表面改性，獲得了超疏水表面。掃描電鏡觀察可知，氯化銅刻蝕后的試樣表面是由一些類花瓣狀的脊組成，這些片層呈納米級并能夠形成三維多孔結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)可包裹空氣，足夠的空氣被鎖在空隙中形成空氣墊，形成的空氣墊能夠托住水滴并阻止其滲到基體表面，創(chuàng)造了結(jié)構(gòu)優(yōu)勢；表面改性后，F(xiàn)TIR分析說明硬脂酸或油酸中的甲基和亞甲基這些低表面能基團成功的嫁接到試樣的表面，此為試樣表

5、面超疏水的另一重要原因。氯化銅刻蝕后，分別利用油酸和硬脂酸改性所得的兩種試樣均擁有良好的超疏水性能；對比改性后的試樣與純鎂合金試樣可以發(fā)現(xiàn)，在電化學(xué)性能方面，其腐蝕電位有了明顯提高，且硬脂酸改性后試樣的抗腐蝕性能稍好于油酸改性所得試樣的抗腐蝕性能。超疏水試樣的抗腐蝕原理也分別進行了探討。兩種不同改性劑所得試樣不僅在空氣中擁有較好的穩(wěn)定性，超疏水膜層與基體表面也擁有良好的結(jié)合力，對比國際標準ISO2409，試樣的結(jié)合力可達到最高等級。

6、r>　　(4)經(jīng)過硫酸鋅刻蝕，再分別利用油酸和硬脂酸改性所得的兩種試樣亦均擁有良好的超疏水性能。硫酸鋅刻蝕后，試樣表面擁有類似水贏腿部剛毛結(jié)構(gòu)的表面。而且，改性后具有超疏水性能的試樣其抗腐蝕性能明顯優(yōu)于未處理的鎂合金試樣，其抗腐蝕電位也有所提高。硬脂酸改性后試樣的抗腐蝕電位高于油酸改性所得試樣的抗腐蝕電位，說明硬脂酸改性后試樣的抗腐蝕性較好。
　　(5)分別比較在相同改性劑條件下，氯化銅和硫酸鋅對試樣的抗腐蝕性能的影響可以發(fā)現(xiàn)，氯