本文關鍵詞：銅基超疏水表面的制備及其耐腐蝕性能研究

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【摘要】：金屬銅由于其優(yōu)良的導電性、導熱性和機械加工性等性能,在日常生活以及工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用。但是,當金屬銅在大氣環(huán)境下,特別是含有腐蝕性介質的環(huán)境下,其表面很容易發(fā)生比較嚴重的腐蝕,從而降低其使用性能及其壽命,因此,降低金屬銅的腐蝕速率問題吸引了許多研究人員的注意。近年來,科研人員發(fā)現(xiàn)超疏水表面具有提高金屬材料耐腐蝕性的性能。本論文使用將機械刻劃和電刷鍍相結合的方法,在銅金屬基體表面構造出粗糙結構,獲得了四種不同形貌的試樣。使用場發(fā)射掃描電鏡和激光共聚焦顯微鏡對試樣表面微觀結構以及表面形態(tài)進行表征,使用XRD、XPS對試樣表面的化學組成進行測試分析,使用接觸角測量儀對超疏水試樣和裸銅試樣的接觸角進行測試,隨后闡釋了表面形態(tài)以及化學組成與潤濕性能之間的關系,觀察并分析了超疏水試樣在水下的潤濕效果,最后測試了超疏水試樣和裸銅試樣在腐蝕性介質中的耐腐蝕性能,主要結果如下:1.通過場發(fā)射掃描電鏡對試樣表面微觀結構進行表征,發(fā)現(xiàn)試樣表面具有不同溝槽深度的規(guī)則結構,而且試樣表面形成了特殊的微納米三級分級結構,具體表現(xiàn)微米級的溝槽結構,亞微米級的團簇結構和納米級的顆粒結構,這種結構是試樣在制備過程的不同階段而逐漸形成的,通過對比不同試樣的表面形貌可以發(fā)現(xiàn),試樣最佳的溝槽深度為25.6μm,在此溝槽深度下,各部位乳突顆粒形狀良好。2.利用光學接觸角測量儀對不同深度溝槽下的銅片試樣的靜態(tài)接觸角進行測試,發(fā)現(xiàn)銅片試樣Ⅱ的接觸角可達152.7°,達到了超疏水效果;銅片試樣在浸入水下后可以觀察到自然光的反射現(xiàn)象,說明試樣與水之間形成特殊的空氣膜層,試樣表面的潤濕方式符合Cassie理論。3.利用電化學工作站測試超疏水銅片試樣和裸銅試樣,得到超疏水試樣和裸銅試樣在3.5wt.%氯化鈉溶液中的極化曲線和阻抗譜形態(tài)。使用ZSimp Win對阻抗曲線進行擬合,構建適合的擬合電路并分析其腐蝕機理。數(shù)據(jù)結果表明,超疏水試樣極化曲線的自腐蝕電流密度相對于裸銅試樣顯著降低,其大小相比裸銅試樣減小了一個數(shù)量級。超疏水試樣的容抗弧半徑遠遠大于裸銅試樣的容抗弧半徑,阻抗值相比裸銅試樣高一個數(shù)量級,這也表明超疏水試樣的耐腐蝕性相比裸銅試樣有極大的提升,表明超疏水試樣表面對銅基體的耐腐蝕能力得到極大的增強。將制得的試樣暴露在不同的酸堿環(huán)境下并測量各自的接觸角,結果發(fā)現(xiàn),接觸角變化較小,表明我們所制備的超疏水銅片試樣具有較好的耐蝕性。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG174.4

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