超疏水镁合金制备方法及其耐腐蚀性研究

发布时间：2017-12-10 14:25

  本文关键词：超疏水镁合金制备方法及其耐腐蚀性研究

  更多相关文章： 镁合金 超疏水 电沉积 表面改性

【摘要】：镁合金由于其高的比强度和好的结构特性等优良的特性而受到广泛的关注,而较差的耐腐蚀性则限制了它的发展;在镁合金表面制备超疏水涂层是提高其耐腐蚀的重要手段之一。由于超疏水表面具有防沾染,抗污染和自清洁等特性,拥有超疏水特性的表面已日益引发人们的关注。离子液体电沉积法和表面改性法是两种制备超疏水表面的简单、高效、低成本的方法,通过离子液体电沉积法和表面改性法制备出的镁合金表层可实现表面超疏水,其抗腐蚀性也大大提高了。本文分别利用镁合金表面电沉积锌和表面改性两种方法在镁合金表面构筑超疏水层,并通过XRD与SEM方法对处理后的实验表面的微观结构进行测试与表征;同时通过电化学分析测试、接触角测试和结合力测试对超疏水表面的一些性能进行讨论研究。探讨了电流密度与添加剂对镁合金表面结构及其超疏水性能的影响。通过研究,可得出以下结论:(1)采用电沉积的方法通过调节电流密度成功的在镁合金上构筑了超疏水结构表面。电流密度为0.25mA/cm2时,电沉积层表面呈类似“水赢腿”结构且呈现超疏水状态,超疏水表面的接触角和滚动角分别达到161±4°和2°左右。(2)电沉积过程中加入添加剂,结果表明,在添加剂PEG-800的作用下,电流密度为1 mA/cm2时,镁合金表面获得了超疏水结构,其表面接触角可达到162±2°;沉积层与基的体结合力很好,已达到ISO2409的最高等级0级;试样的抗腐蚀性也有很大提高。(3)分别使用氯化铜和硫酸锌两种刻蚀剂对az31镁合金试样表面进行刻蚀以构造粗糙的表面形貌,然后分别使用硬脂酸和油酸这些低表面能物质作表面改性剂对粗糙表面改性,获得了超疏水表面。扫描电镜观察可知,氯化铜刻蚀后的试样表面是由一些类花瓣状的脊组成,这些片层呈纳米级并能够形成三维多孔结构,此结构可包裹空气,足够的空气被锁在空隙中形成空气垫,形成的空气垫能够托住水滴并阻止其渗到基体表面,创造了结构优势;表面改性后,ftir分析说明硬脂酸或油酸中的甲基和亚甲基这些低表面能基团成功的嫁接到试样的表面,此为试样表面超疏水的另一重要原因。氯化铜刻蚀后,分别利用油酸和硬脂酸改性所得的两种试样均拥有良好的超疏水性能;对比改性后的试样与纯镁合金试样可以发现,在电化学性能方面,其腐蚀电位有了明显提高,且硬脂酸改性后试样的抗腐蚀性能稍好于油酸改性所得试样的抗腐蚀性能。超疏水试样的抗腐蚀原理也分别进行了探讨。两种不同改性剂所得试样不仅在空气中拥有较好的稳定性,超疏水膜层与基体表面也拥有良好的结合力,对比国际标准iso2409,试样的结合力可达到最高等级。(4)经过硫酸锌刻蚀,再分别利用油酸和硬脂酸改性所得的两种试样亦均拥有良好的超疏水性能。硫酸锌刻蚀后,试样表面拥有类似水赢腿部刚毛结构的表面。而且,改性后具有超疏水性能的试样其抗腐蚀性能明显优于未处理的镁合金试样,其抗腐蚀电位也有所提高。硬脂酸改性后试样的抗腐蚀电位高于油酸改性所得试样的抗腐蚀电位,说明硬脂酸改性后试样的抗腐蚀性较好。(5)分别比较在相同改性剂条件下,氯化铜和硫酸锌对试样的抗腐蚀性能的影响可以发现,氯化铜刻蚀后试样的抗腐蚀性能优于硫酸锌刻蚀所得的试样。润湿角度来看,氯化铜刻蚀所得试样的接触角也大于硫酸锌刻蚀后所得试样的表面接触角。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4

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本文编号：1274802