人們受到自然界中超疏水動(dòng)植物表面的啟發(fā),研制出了具有超疏水性能的功能表面并得到了廣泛的關(guān)注。鎂合金由于其地表含量大、其密度低、比強(qiáng)度高、阻尼性能好、切削加工性能優(yōu)良等一系列優(yōu)點(diǎn),讓鎂合金慢慢的走入了人們的視野。但是耐腐蝕性差是鎂合金面臨的主要問題,一直以來極大的限制了鎂合金在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。鎂合金表面構(gòu)筑超疏水表面,可以有效地減少基底與腐蝕介質(zhì)的接觸面積,很好的解決這個(gè)問題。本論文通過分別用水熱法、提拉法、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、浸泡法以及化學(xué)刻蝕法在鎂合金表面構(gòu)筑超疏水膜層。通過EDS、SEM、FT-IR、XRD等分析測試手段對(duì)制備出的樣品的組成、形貌、結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,通過接觸角測試儀、摩擦磨損測試、模擬海水浸泡測試、電化學(xué)測試(EIS及IE)以及抗海藻試驗(yàn)等測試手段對(duì)所制備表面的抗冰、長期穩(wěn)定、防污以及耐腐蝕性能進(jìn)行綜合分析。通過浸漬法與水熱法的結(jié)合在鎂合金表面構(gòu)造出氧化鋅納米棒,以及單層無襯底花狀氧化鋅納米結(jié)構(gòu),對(duì)比兩種膜層,氧化鋅納米棒更加致密。測得兩個(gè)超疏水表面靜態(tài)接觸角都可以達(dá)到150°以上,甚至接近160°,且超疏水膜層在空氣中可以保持7個(gè)月以上之久,對(duì)不同酸堿度的液滴仍然具有疏水性能,具有優(yōu)良的長期穩(wěn)定性。通過化學(xué)鍍鎳、水熱法和浸泡法再AZ31鎂合金上制備出Ni-P-NiO超疏水表面。通過化學(xué)鍍鎳的方法,在鎂合金基地上與外界形成了一個(gè)隔離層,有效的防止了外界與鎂合金基底的接觸,并在Ni-P表面構(gòu)筑超疏水NiO表面進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)鎂合金基底的保護(hù)并使其表面具有超疏水的特性。通過計(jì)算,從理論上證明其疏水性,并通過摩擦磨損,化學(xué)穩(wěn)定性以及長期穩(wěn)定性等測試,證明了其具有很好的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力。通過電化學(xué)工作站進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn),膜層表現(xiàn)出了出色的耐腐蝕性能。以AZ31鎂合金為基底,運(yùn)用浸泡法和液相化學(xué)刻蝕法在AZ31鎂合金上構(gòu)筑出抗海藻Ag@MCM-41超疏水表面。對(duì)鎂合金進(jìn)行氟化處理后,表面更加致密。對(duì)樣品進(jìn)行了不同溫度,不同pH值下的接觸角的測定;通過摩擦磨損實(shí)驗(yàn),證明了其具有良好的減摩性并提高了鎂合金的耐磨性;通過血球計(jì)數(shù)板測試法驗(yàn)證了其抗海藻的能力;通過電化學(xué)阻抗測試發(fā)現(xiàn),超疏水表面具有較高的阻抗值,提升了鎂合金的耐腐蝕性。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG174.4
【部分圖文】：

角（ADV）θ ，沿滾動(dòng)方向后面的動(dòng)態(tài)接觸角最小，稱為后退接觸角為接觸角滯后[15]；水滴滾動(dòng)時(shí)所需要的固體表面最小傾斜角被稱如圖 1.1(b)所示。固體材料表面靜態(tài)接觸角的大小介于接觸角滯后和前進(jìn)接觸角和后退接觸角的差值稱為動(dòng)態(tài)接觸角滯后( CAH)Δθ 。特角大于 150o，滾動(dòng)角小于 10o 時(shí)，固體表面被稱為自清潔表面，這要的依據(jù)。固體表面動(dòng)態(tài)接觸角滯后與滾動(dòng)角之間的關(guān)系用下方的中γLA表示氣體與液體界面的表面張力，m 和ω分別表示液滴的質(zhì)量 表示所在位置重力加速度。由方程 1.1 所示，固體表面的滾動(dòng)接觸角，也可以說與前進(jìn)角與后退角的差值成正比。而滾動(dòng)角和動(dòng)態(tài)接觸角面自清潔能力的標(biāo)準(zhǔn)。換言之，對(duì)表面液體的親和力的一種體現(xiàn)，親動(dòng)態(tài)接觸角滯后也就越大，自清潔能力就越差，粘度也越大。（）（）LVRECADVmg sinα ω=γcosθ-cosθ

第 1 章 緒論面積越大，所提供的能量就越大，實(shí)際面積的投影面積比理論面積要小。Wenzel 利用Young 的理論結(jié)合表面粗糙因子 r 推導(dǎo)出來了經(jīng)典的 Wenzel 方程：（1-3）試中 θR表示實(shí)際固體表面靜態(tài)接觸角（粗糙）。r 是無量綱參數(shù)，一般大于 1，理想狀態(tài)下等于 1。 θ0<90°時(shí)，實(shí)際靜態(tài)接觸角小于理想靜態(tài)接觸角，并實(shí)際靜態(tài)接觸角隨著 r 的降低而增加。 θ0>90°時(shí)，實(shí)際靜態(tài)接觸角大于理想靜態(tài)接觸角，粗糙度的增加也會(huì)對(duì)實(shí)際靜態(tài)接觸角的增加有幫助。綜上看來接觸角有個(gè)臨界值，來區(qū)分疏水與親水表現(xiàn)的。在這個(gè)臨界值一下，親水越親水，臨界值以上，疏水越疏水。R0cosθ =rcosθ

圖 3.1 不同反應(yīng)溫度合成的樣品接觸角測試圖面應(yīng)該滿足兩個(gè)要求：1.粗糙結(jié)構(gòu)；2.低表面能物質(zhì)修糙結(jié)構(gòu)的變化以及時(shí)間對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的影響，需要直接的試樣分別進(jìn)行 SEM 測試，表面形貌結(jié)果如圖 3.2 所示不同制備出來的不同的 SEM 圖，如圖所示，從（A）圖可 的時(shí)候表面生長出微納級(jí)別花狀氧化鋅粗糙結(jié)構(gòu)，足以時(shí)間增加到 6 h（D）的時(shí)候，表面上生長的氧化鋅成六成了有層級(jí)結(jié)構(gòu)的微納結(jié)構(gòu)，粗糙程度得以增加，使得積密集對(duì)膜層的穩(wěn)定性也有所提高。而隨著時(shí)間進(jìn)一步已經(jīng)從納米棒轉(zhuǎn)化為納米片，片層堆積形成了三維納米納米棒之間的間距。從圖 3.1 可以看出，雖然粗糙度也疏水效果好。而時(shí)間繼續(xù)增加，不僅粗糙程度在下降，由圖 3.1 所示，在反應(yīng)時(shí)間為 5~8 h 的區(qū)間，經(jīng)過修飾角均達(dá)到了 150°以上，因此可以斷定，在 5~8 h 的區(qū)間

【參考文獻(xiàn)】

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