【摘要】：鋼鐵具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性,延展性,制備成本低廉,在工業(yè)生產(chǎn)上被廣泛利用,但是鐵的化學(xué)性質(zhì)活潑,在空氣中極易腐蝕,使得鋼鐵的使用壽命大幅縮短,也產(chǎn)生了巨大的資源浪費(fèi)。為了提高鋼鐵的使用壽命,發(fā)展了很多增強(qiáng)其耐蝕性的處理方法,如傳統(tǒng)的磷化處理和鉻酸鹽處理,效果非常明顯但其對環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重污染,因此開始慢慢被一些新型的處理方式所取代。近年來,受大自然“荷葉效應(yīng)”的啟發(fā),利用簡單環(huán)保工藝制備超疏水材料來保護(hù)鋼鐵材料有著潛在的應(yīng)用前景。本工作通過不同的電沉積工藝,磁控濺射鋁膜和硬脂酸改性方法在45#表面構(gòu)筑了超疏水復(fù)合涂層,系統(tǒng)研究了 45#鋼表面涂層的結(jié)構(gòu)組成與潤濕行為、耐蝕性能之間的關(guān)系。主要研究內(nèi)容如下:(1)利用兩步法在45#鋼表面成功制備了一層具有超疏水性能的復(fù)合鍍層。將45#鋼片放在簡單的鍍鋅溶液中進(jìn)行直流電沉積,通過調(diào)節(jié)電沉積時(shí)間和電流密度在鋼片表面獲得團(tuán)簇球狀顆粒的微納結(jié)構(gòu)鍍鋅層,然后使用硬脂酸改性得到具有超疏水性能的復(fù)合涂層。測試該涂層水的接觸角,使用SEM、XRD和FT-IR等技術(shù)對它們的形貌和化學(xué)組成進(jìn)行表征和分析,通過測試極化曲線評價(jià)涂層的耐蝕性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨電沉積時(shí)間的延長和電流密度的增大,45#鋼表面的接觸角先升高后降低,在電流密度為6 A/dm2,電沉積時(shí)間為20 min時(shí),水的接觸角最大,可達(dá)154.4°。該簡易方法可以制備得到超疏水表面,顯著提高基體的耐蝕性。(2)在簡單的鍍鋅溶液中嘗試采用脈沖電沉積技術(shù)得到結(jié)構(gòu)性能更加優(yōu)異的鍍層結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)電沉積時(shí)間、電流密度、脈沖頻率和脈沖占空比在鋼片表面獲得分布均勻的團(tuán)簇顆粒狀的微納結(jié)構(gòu)鍍鋅層,使用硬脂酸改性得到具有超疏水表面的復(fù)合涂層。測試該涂層水的接觸角,使用SEM等技術(shù)對他們的形貌進(jìn)行了表征和分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,脈沖電沉積工藝可以改善鍍層表面粗糙結(jié)構(gòu)的均勻性,隨電沉積時(shí)間的延長和電流密度的增大,45#鋼表面涂層的接觸角先升高后降低,脈沖頻率和脈沖占空比對涂層接觸角影響不明顯,在電流密度為5 A/dm2,電沉積時(shí)間為20min時(shí),水的接觸角最大,可達(dá)155.6°,故脈沖電沉積工藝相比于直流電沉積對鍍層可以改善鍍層表面粗糙結(jié)構(gòu)的均勻性,但對于涂層的疏水性能沒有顯著的改善作用。(3)為了進(jìn)一步提高45#鋼的耐蝕性,在鋼片表面利用直流電沉積獲得分布均勻的團(tuán)簇球狀顆粒的微納結(jié)構(gòu)的鍍鋅層之后,通過磁控濺射技術(shù)在此鍍層上繼續(xù)沉積一層鋁層。調(diào)節(jié)磁控濺射的時(shí)間,功率和氣壓可獲得最佳厚度的鋁層,經(jīng)硬脂酸改性得到具有超疏水性能的復(fù)合涂層。測試該涂層水的接觸角、粗糙度,使用SEM,XRD,激光共聚焦顯微鏡等技術(shù)對它們的形貌和化學(xué)組成進(jìn)行了表征和分析,通過測試極化曲線評價(jià)涂層的耐蝕性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨濺射時(shí)間的延長和濺射功率的增大,使得鍍鋅層表面的粗糙度逐漸下降,而濺射氣壓對其粗糙度影響不明顯。在磁控濺射時(shí)間為20min,濺射功率為300W,濺射氣壓為0.7 Pa時(shí),磁控濺射得到最適厚度的鋁層依然保持超疏水性,可以進(jìn)一步提高45#鋼的耐蝕性。
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG178
【圖文】：

潔性能的機(jī)理逐漸被人類解釋。在掃描電鏡下，荷葉表面會(huì)呈現(xiàn)微觀尺度的乳狀逡逑突起，其平均尺寸小于１０邋ｎｍ，突起表面還覆蓋著納米管，平均尺寸小于２００ｎｍ，逡逑如圖１．１所示。荷葉表現(xiàn)出優(yōu)異的超疏水特性正是因?yàn)槠浔砻嬗啥嗟燃壩⒓{米尺逡逑度的粗糙結(jié)構(gòu)形成了一種復(fù)合界面，水在表面呈球狀的水珠，可輕易滑落，表面逡逑與水的接觸角可達(dá)到１６４°，滾動(dòng)角只有２°＋６１。玫瑰花瓣表面也呈現(xiàn)微納米復(fù)合逡逑結(jié)構(gòu)，顆粒平均粒徑約為２０邋ｎｍ，尺寸為４００？５００邋ｎｍ的褶皺結(jié)構(gòu)分布在乳突頂逡逑端，從而表現(xiàn)出超疏水特性，接觸角為１５２°１７＇逡逑Ｌｏｔｕｓ邋ｌｅａｆ邋（Ｎｅｌｕｍｂｏ邋ｎｕｃｉｆｅｒａ）逡逑畫W畫逡逑Ｄｒｏｐｌｅｔ邋ｏｎ邋ａ邋Ｌｏｔｕｓ邋ｌｅａｆ逡逑圖１．１由乳突表皮細(xì)胞覆蓋著三維蠟質(zhì)小管形成的荷葉表面微觀納米結(jié)構(gòu)的ＳＥＭ照片逡逑（三種放大倍數(shù)）和水滴在荷葉上的圖像Ｍ逡逑Ｆｉｇ邋１．１邋ＳＥＭ邋ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓ邋（ｓｈｏｗｎ邋ａｔ邋ｔｌｉｒｅｅ邋ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）邋ｏｆ邋Ｌｏｔｕｓ邋ｌｅａｆ邋ｓｕｒｆａｃｅ邋ｗｈｉｃｈ逡逑ｃｏｎｓｉｓｔｓ邋ｏｆ邋ｎｉｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｃ邋ｆｏｎｎｅｄ邋ｂ＞邋ｐａｐｉｌｌｏｓｅ邋ｅｐｉｄｅｍｉａｌ邋ｃｅｌｌｓ邋ｃｏｖｅｒｅｄ邋ｗ邋ｉｔｈ邋３－Ｄ邋ｅｐｉｃｕｔｉｃｕｌａｒ邋ｗａｘ逡逑ｔｕｂｕｌｅｓ邋ｏｎ邋ｓｕｒｆａｃｅ，邋ｗ邋ｈｉｃｈ邋ｃｒｅａｔｅ邋ｎａｎｏｓｔｍｃｔｕｒｅ．邋ａｎｄ邋ｉｍａｇｅ邋ｏｆ邋ｗａｔｅｒ邋ｄｒｏｐｌｅｔ邋ｓｉｔｔｉｎｇ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋Ｌｏｔｕｓ逡逑ｌｅａｆ．逡逑此外

（■0水熱合成法逡逑水熱合成是一種制備具有新穎有趣形貌的納米材料的有效方法。Ｇｕ等人＿逡逑利用水熱法成功地在氧化鍆板和鎢箔上制缶了超疏水Ｗ０３納米結(jié)構(gòu)沔膜（圖１．４）。逡逑通過控制在十二硫醇和你０３納米表而Ａｇ沉積吸附／解吸附過程，可逆性超親水逡逑性和超疏水性之間實(shí)現(xiàn)了快速轉(zhuǎn)化＾值得注總的足，它只

本文編號：2718560