【摘要】：鎂合金具有密度低、比強度/比剛度高、導電性好、優(yōu)異的電磁屏蔽性能等優(yōu)點,作為重要的結(jié)構(gòu)性金屬之一,鎂合金材料已經(jīng)在汽車工業(yè)、電子行業(yè)、航天航空、光學設備等眾多領域得到了廣泛的應用。然而,由于鎂合金耐蝕性極差,因而嚴重制約著其在工業(yè)領域的應用范圍。通過在鎂合金表面構(gòu)筑超疏水表面,可以減少防腐涂層與腐蝕介質(zhì)的直接接觸,從而能夠有效地提高鎂合金耐腐蝕性和防腐涂層穩(wěn)定性,同時超疏水表面的特殊功能也可以進一步擴大鎂合金在工業(yè)中的應用。本論文以AZ31B鎂合金作為研究對象,采用不同的合成方法(水熱合成法、溶液噴涂法)在鎂合金基體上構(gòu)筑具有分級粗糙結(jié)構(gòu)的超疏水膜層。通過SEM、EDS、XRD、FT-IR等分析測試手段對所制備的超疏水膜層產(chǎn)物的形貌、結(jié)構(gòu)、組成進行研究,采用電化學極化測試法對超疏水膜層的耐腐蝕性能進行分析,通過磨損測試與粘合力測試考察了超疏水膜層與鎂合金基體的結(jié)合情況。具體研究內(nèi)容如下:1.通過水熱刻蝕法在AZ31B鎂合金表面構(gòu)造粗糙表面結(jié)構(gòu),然后利用氟硅烷修飾粗糙表面的方法制備了鎂合金超疏水表面。研究了不同濃度堿溶液對鎂合金表面潤濕性的影響。經(jīng)過硅烷化后,鎂合金超疏水表面的接觸角達到了162.2°,電化學極化曲線測試結(jié)果表明超疏水表面有明顯的抗腐蝕效果。磨損測試及粘合力測試結(jié)果表明,所制備的超疏水膜層經(jīng)過6次磨擦后表面不再具有超疏水性能,超疏水膜層與鎂合金基底粘合力達到了0級。2.采用一步水熱法在AZ31B鎂合金上制備超疏水表面。SEM結(jié)果表明,制備的超疏水表面由具有花瓣狀和條狀分層微/納米級粗糙結(jié)構(gòu)組成,超疏水表面最大接觸角為163.3°,最小滾動角為2.8°。超疏水表面浸漬在3.5 wt.%NaCl溶液中時表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性。磨損測試及粘合力測試結(jié)果表明,所制備的超疏水膜層經(jīng)過2次磨擦后表面接觸角小于150°,超疏水膜層與鎂合金基底粘合力較差(5級)。3.通過噴涂法在AZ31B鎂合金表面構(gòu)建了具有微米和納米級二元結(jié)構(gòu)的超疏水涂層,考察了超疏水表面的耐腐蝕性,并研究了其對不同液體的潤濕性。相較于純AZ31B鎂合金,超疏水膜腐蝕電流密度減小3個數(shù)量級,水接觸角從32°增加到155°以上,耐腐蝕性明顯改善。溶液pH和氯化鈉(NaCl),氯化鎂(MgCl_2),碘化鈉(Na I)和乙酸鈉(CH_3COONa)鹽溶液對制備的超疏水表面的潤濕性能幾乎沒有影響。而乙醇(C_2H_5OH),油酸鈉(C_(17)H_(33)COONa)或十二烷基苯磺酸鈉(C_(18)H_(28)NaO_3S)的水溶液對潤濕性能有明顯的影響。磨損測試結(jié)果表明,經(jīng)過砂紙磨擦10次后,接觸角保持在155°以上,滾動角小于2°;粘合力測試結(jié)果表明涂層與鎂合金基底粘合力達到了0級。4.利用噴涂法在AZ31B鎂合金表面制備了SiO_2/MWCNTs/PFOTES超疏水復合涂層,研究了TEOS、MWCNTs、PFOTES和NH_3·H_2O用量對超疏水表面性能的影響,通過電化學方法考察了超疏水涂層耐腐蝕性,結(jié)果表明超疏水表面腐蝕電流密度較于純AZ31B鎂合金下降了4個數(shù)量級,超疏水涂層顯著提高了鎂合金的耐腐蝕性。磨損測試及粘合力測試結(jié)果表明,所制備的超疏水膜層經(jīng)過2次磨擦后表面接觸角小于150°,超疏水膜層與鎂合金基底具有粘合力較差(5級)。5.將氟化納米二氧化硅粒子引入到聚偏二氟乙烯(PVDF)中,利用簡便的噴涂工藝,在AZ31B鎂合金表面制備了接觸角為163.1°、滾動角2.2°的PVDF/PFOTES-Si O_2超疏水復合涂層。電化學極化曲線測試結(jié)果表明,制備的涂層具有良好的耐腐蝕性能。磨損測試和粘合力測試結(jié)果表明,制得的超疏水涂層與基底具有良好的耐磨擦性能及粘合性。6.利用鹽霧腐蝕實驗、實際鹵水浸泡實驗研究了制備的超疏水表面的耐腐蝕性。結(jié)果表明,鎂合金的耐腐蝕性與其表面疏水性、組成成分及微觀結(jié)構(gòu)等有關,本研究中制備的微納米二氧化硅涂層樣品具有最優(yōu)的耐腐蝕性。
【圖文】：

化學刻蝕法制備的超疏水表面不同放大倍數(shù)的 images of the superhydrophobic surface with differsion process and the photograph of the water conta建的表面具有分散性好模生產(chǎn)AZ91 鎂合金超疏水表面 nm、寬約到的超疏水表面腐蝕電位為密度降低了性和抗菌性能的溶液中形微米球SEM建的表面具有分散性好、晶形易控制等優(yōu)點生產(chǎn)制備。Wang[40]等利用水熱法刻蝕和鎂合金超疏水表面。AZ91 鎂合金經(jīng)過寬約 100-300 nm 的片狀 Mg(OH)2覆蓋超疏水表面腐蝕電位為-988 mV（較純密度降低了 2 個數(shù)量級，此外，通過該方法性和抗菌性能。Wan[41]等將打磨好的鎂合金的溶液中，利用一步水熱法制備了鎂合金超形微米球、康乃馨狀微米級簇狀物和康乃馨利用水熱法刻蝕和較純通過該方法利用一步水熱法制備了鎂合金超康乃馨狀微米級簇狀物和康乃馨

大規(guī)模制備等特點。近年來，利用該方法已被廣泛應用于的構(gòu)筑[42-44]。5]將鎂合金 AZ31 置于硫酸鎳溶液與硬脂酸乙醇溶液的應 8 h 得到了超疏水表面，靜態(tài)接觸角達到了 156.7°，相比制備的超疏水表面具有減緩結(jié)冰且減少阻力的性能。S金在 80°C 下浸泡在 0.2 mol/L 的 CuSO4溶液中 10 min，經(jīng)成了一層綠色膜層，通過 SEM 分析發(fā)發(fā)鎂合金表面生成層狀物（圖 1.3），同樣經(jīng)過硬脂酸修飾后，獲得的超疏.3°、滾動角為 3°，將所制備的超疏水表面置于空氣中 8 個好的超疏水性能。Zang 等[47]通過將鎂合金 AZ31 浸泡在金基體上形成一層 Fe(OH)3膜，，然后利用硬脂酸降低表面水表面，電化學阻抗譜測試及極化曲線測試表明制備的超腐蝕性。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院青海鹽湖研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG178

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 Fen Zhang;Changlei Zhang;Liang Song;Rongchang Zeng;Shuoqi Li;Hongzhi Cui;;Fabrication of the Superhydrophobic Surface on Magnesium Alloy and Its Corrosion Resistance[J];Journal of Materials Science & Technology;2015年11期

2 錢鴻昌;李海揚;張達威;;超疏水表面技術在腐蝕防護領域中的研究進展[J];表面技術;2015年03期

3 沈駿;龔福寶;張濤;游國強;何培培;;鎂合金表面防腐研究的前沿進展[J];功能材料;2014年17期

4 李杰;張會臣;;具有不同黏附力Al-Mg-Si合金超疏水表面的制備與表征[J];功能材料;2012年12期

5 王少華;謝益駿;劉麗華;郭興伍;丁文江;;Mg-Nd-Zn-Zr鎂合金表面超疏水SiO_2薄膜的制備及其表征[J];復旦學報(自然科學版);2012年02期

6 康志新;賴曉明;王芬;龍雁;李元元;;Mg-Mn-Ce鎂合金表面超疏水復合膜層的制備及耐腐蝕性能[J];中國有色金屬學報;2011年02期

7 何柏林;劉菁;萬迪慶;;激光在鎂合金表面處理中的應用[J];熱加工工藝;2010年22期

8 劉應輝;康志新;方剛;王芬;龍雁;李元元;;AM60鎂合金表面功能納米有機薄膜的制備及特性研究[J];功能材料;2010年11期

9 董彩常;張波;黃桂橋;胡艷麗;;金屬材料在我國西部鹽湖環(huán)境中的腐蝕研究進展[J];腐蝕與防護;2010年07期

10 黃海軍;韓秋華;;鎂及鎂合金的特性與應用[J];熱處理技術與裝備;2010年03期

相關博士學位論文 前1條

1 李杰;鎂合金及硅基底超疏水表面的制備與性能研究[D];大連海事大學;2012年

相關碩士學位論文 前2條

1 李偉;鎂合金基體上超疏水表面的制備及功能特性研究[D];華南理工大學;2015年

2 范偉博;鎂合金表面超疏水化及耐腐蝕性能研究[D];蘭州交通大學;2014年

本文編號：2685311