鎂合金表面超疏水膜層的制備及其防腐防污性能研究.pdf

1、隨著近年來全球經(jīng)濟的快速增長，人類對于能源的需求也與日俱增。一方面需要不斷開發(fā)新的能源，另一方面還需要考慮節(jié)能降耗。鎂及其合金由于具有密度小、比強度高等特點受到了全世界范圍的廣泛關(guān)注，其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)擴展到汽車工業(yè)、航空航天、電子工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域。但是由于鎂及其合金的化學(xué)反應(yīng)活性很高，造成了鎂合金極易受到腐蝕損害，這大大影響了鎂及其合金在各領(lǐng)域中的應(yīng)用。與一般的表面防腐技術(shù)不同，超疏水膜層由于其具有優(yōu)異的疏水性能，因此膜層不會被腐

2、蝕溶液潤濕，也就從根本上為金屬基體提高了腐蝕保護。因此在鎂及其合金表面制備超疏水膜層使其免受腐蝕性介質(zhì)的危害并探討其抗腐蝕機理成為了近年來研究的熱點。
　　本論文以AZ31型鎂合金為基體，采用不同合成方法（溶液浸漬法、水浴法、水熱法）在其表面構(gòu)筑具有粗糙結(jié)構(gòu)的超疏水膜層。并通過SEM、FT-IR、XPS等測試手段對制備的膜層的形貌、結(jié)構(gòu)、組成等進行分析研究，采用電化學(xué)動電位極化測試法（IE）以及電化學(xué)交流阻抗測試法（EIS）對超疏

3、水膜層的抗腐蝕性能進行研究，同時通過天然水域水樣掛片，使用數(shù)碼照片和SEM研究了超疏水膜層的防污能力。
　　采用簡單的溶液浸漬法在AZ31鎂合金基體表面上構(gòu)筑了一種片狀結(jié)構(gòu)的十四酸鎂膜層，經(jīng)過測試在醇水比為1:1，混合反應(yīng)液十四酸濃度為0.25 mol/L、反應(yīng)溫度為50℃、反應(yīng)時間為24 h時膜層表面生長均勻，其靜態(tài)水接觸角值最大，達(dá)到152°。經(jīng)過測試在3.5 wt.％ NaCl溶液中浸泡3 h后，有超疏水膜層覆蓋的鎂合金的腐

4、蝕電流密度比空白鎂合金下降了1個數(shù)量級，并且其Nyquist圖中的阻抗值從100Ω左右上升到1000Ω左右。
　　采用簡單、快速的水浴法在AZ31鎂合金基體表面上制備了一種片狀結(jié)構(gòu)的十四酸鐵膜層，經(jīng)過對比在反應(yīng)混合溶液濃度比為1:1，混合反應(yīng)液十四酸濃度為0.1 mol/L、反應(yīng)溫度為60℃、反應(yīng)時間為2 h時膜層表面平整、疏水性能最好，其靜態(tài)水接觸角達(dá)到165°。經(jīng)過腐蝕性能測試，在3.5 wt.% NaCl溶液中浸泡3 h后，

5、有超疏水膜層覆蓋的鎂合金的腐蝕電流密度下降了3個數(shù)量級，其Nyquist圖中的阻抗值為8×104Ω左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于空白鎂合金的100Ω左右。通過在天然水域水樣中浸泡不同時間發(fā)現(xiàn)超疏水膜層在浸泡30天時仍然沒有微生物附著，雖然疏水能力發(fā)生了下降，但其粗糙結(jié)構(gòu)仍基本保存完好，而空白鎂合金在浸泡30天后已經(jīng)遭到嚴(yán)重腐蝕，其表面已經(jīng)被微生物的分泌物所覆蓋。
　　采用簡單的水熱法在AZ31鎂合金基體表面上制備了一種片狀結(jié)構(gòu)組成的花狀復(fù)合結(jié)構(gòu)的

6、十八酸鎳膜層，在對比實驗中發(fā)現(xiàn)反應(yīng)混合溶液濃度比為1:1，混合反應(yīng)液十八酸濃度為0.005 mol/L、反應(yīng)溫度為150℃、反應(yīng)時間為8 h時，膜層表面平整，疏水效果最好，其靜態(tài)水接觸角達(dá)到158°。同時通過對比前兩章的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)使用更長碳鏈的有機酸對于提高所制備膜層的接觸角沒有明顯的作用。在腐蝕性能測試中在3.5 wt.% NaCl溶液中浸泡2 h后，有超疏水膜層覆蓋的鎂合金的腐蝕電流密度下降了2個數(shù)量級，其Nyquist圖中的阻抗值為