人們受到自然界中超疏水動植物表面的啟發(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、比強度高、阻尼性能好、切削加工性能優(yōu)良等一系列優(yōu)點,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,很好的解決這個問題。本論文通過分別用水熱法、提拉法、化學轉(zhuǎn)化膜、浸泡法以及化學刻蝕法在鎂合金表面構(gòu)筑超疏水膜層。通過EDS、SEM、FT-IR、XRD等分析測試手段對制備出的樣品的組成、形貌、結(jié)構(gòu)進行分析,通過接觸角測試儀、摩擦磨損測試、模擬海水浸泡測試、電化學測試(EIS及IE)以及抗海藻試驗等測試手段對所制備表面的抗冰、長期穩(wěn)定、防污以及耐腐蝕性能進行綜合分析。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),對比兩種膜層,氧化鋅納米棒更加致密。測得兩個超疏水表面靜態(tài)接觸角都可以達到150°以上,甚至接近160°,且超疏水膜層在空氣中可以保持7個月以上之久,對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。通過化學鍍鎳的方法,在鎂合金基地上與外界形成了一個隔離層,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表面進一步加強了對鎂合金基底的保護并使其表面具有超疏水的特性。通過計算,從理論上證明其疏水性,并通過摩擦磨損,化學穩(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。通過電化學工作站進行了對比實驗,膜層表現(xiàn)出了出色的耐腐蝕性能。以AZ31鎂合金為基底,運用浸泡法和液相化學刻蝕法在AZ31鎂合金上構(gòu)筑出抗海藻Ag@MCM-41超疏水表面。對鎂合金進行氟化處理后,表面更加致密。對樣品進行了不同溫度,不同pH值下的接觸角的測定;通過摩擦磨損實驗,證明了其具有良好的減摩性并提高了鎂合金的耐磨性;通過血球計數(shù)板測試法驗證了其抗海藻的能力;通過電化學阻抗測試發(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。
【學位單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG174.4
【部分圖文】：

角（ADV）θ ，沿滾動方向后面的動態(tài)接觸角最小，稱為后退接觸角為接觸角滯后[15]；水滴滾動時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接觸角和后退接觸角的差值稱為動態(tài)接觸角滯后( CAH)Δθ 。特角大于 150o，滾動角小于 10o 時，固體表面被稱為自清潔表面，這要的依據(jù)。固體表面動態(tài)接觸角滯后與滾動角之間的關(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，固體表面的滾動接觸角，也可以說與前進角與后退角的差值成正比。而滾動角和動態(tài)接觸角面自清潔能力的標準。換言之，對表面液體的親和力的一種體現(xiàn)，親動態(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 推導出來了經(jīng)典的 Wenzel 方程：（1-3）試中 θR表示實際固體表面靜態(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，實際靜態(tài)接觸角小于理想靜態(tài)接觸角，并實際靜態(tài)接觸角隨著 r 的降低而增加。 θ0>90°時，實際靜態(tài)接觸角大于理想靜態(tài)接觸角，粗糙度的增加也會對實際靜態(tài)接觸角的增加有幫助。綜上看來接觸角有個臨界值，來區(qū)分疏水與親水表現(xiàn)的。在這個臨界值一下，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)的變化以及時間對微觀結(jié)構(gòu)的影響，需要直接的試樣分別進行 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 的時候表面生長出微納級別花狀氧化鋅粗糙結(jié)構(gòu)，足以時間增加到 6 h（D）的時候，表面上生長的氧化鋅成六成了有層級結(jié)構(gòu)的微納結(jié)構(gòu)，粗糙程度得以增加，使得積密集對膜層的穩(wěn)定性也有所提高。而隨著時間進一步已經(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)時間為 5~8 h 的區(qū)間，經(jīng)過修飾角均達到了 150°以上，因此可以斷定，在 5~8 h 的區(qū)間

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本文編號：2814741