本文關(guān)鍵詞：超疏水表面在鎂合金上制備及其抗腐蝕研究

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【摘要】：隨著隨著工業(yè)和城市的快速發(fā)展,各種金屬工程材料的需求越來越大。鎂合金憑借其密度低、比強(qiáng)度、比剛度高、電磁屏蔽能力強(qiáng)、減震性能好、鑄造性能、切削加工性能優(yōu)良等一系列優(yōu)點(diǎn)被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色環(huán)保工程材料”之一,廣泛應(yīng)用于航天航空工業(yè)、飛機(jī)制造、摩托制造等領(lǐng)域。然而,鎂合金電極電位極低,表面容易氧化并發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕,在潮濕的含有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中腐蝕會(huì)更加嚴(yán)重,這種極差的耐蝕能力限制了鎂合金的廣泛應(yīng)用。因此,尋找一種簡(jiǎn)單、低成本、易實(shí)施的方法對(duì)鎂合金表面進(jìn)行表面改性,提高鎂合金在各種環(huán)境中耐蝕能力刻不容緩。近年來,荷葉效應(yīng)盛行,即水接觸角(CA)大于150°，滾動(dòng)角(SA)小于10°的材料表面。這種材料被稱之為超疏水材料,由于其獨(dú)特的性能和特殊的功能受到廣大研究者的廣泛關(guān)注,例如憎水性、自清潔性、抗冰性和抗腐蝕性。在潮濕的環(huán)境中,空氣濕度很大,水蒸氣很容易在材料表面液化并溶解空氣中的CO2、SO2、SO3等氣體分子,形成一層電解質(zhì)膜層,加速材料在這種環(huán)境中的腐蝕；在腐蝕溶液中,腐蝕溶液能夠直接和樣品表面接觸并能通過表面的缺陷或縫隙滲透到內(nèi)部,發(fā)生強(qiáng)烈的腐蝕,大大縮短了材料的使用壽命和應(yīng)用范圍。然而超疏水表面由于其表面結(jié)構(gòu)粗糙,具有大量的空腔結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)能夠有效地捕獲和存儲(chǔ)空氣,在樣品表面形成一層穩(wěn)定的、連續(xù)的空氣膜層。當(dāng)樣品暴露在腐蝕溶液中時(shí),這層空氣膜層能夠穩(wěn)定的存在于樣品表面和腐蝕溶液之間,有效阻斷腐蝕溶液同樣品的直接接觸。從而保護(hù)基體免于腐蝕溶液的腐蝕破壞,達(dá)到保護(hù)基體的目的。因此,在鎂合金表面制備一層超疏水膜層能夠有效的提高鎂合金的耐蝕能力。本論文中,我們采用化學(xué)轉(zhuǎn)化膜法、相分離法、浸漬-提拉法成功在鎂合金表面制了不同組成,耐蝕性能良好的超疏水表面：(1)基于錫酸鎂自愈機(jī)理制備超疏水膜層。采用化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的方法成功在鎂合金表面制備出具有立方體結(jié)構(gòu)的錫酸鎂膜層。在中性3.5wt.%NaCl溶液中研究了錫酸鎂膜層的自愈過程,采用SEM成像手段跟蹤觀察不同自愈時(shí)間后膜層的表面微觀形貌變化。電化學(xué)腐蝕測(cè)試表明,4 h自愈后的膜層具有最好的抗腐蝕能力。在此基礎(chǔ)上提出了溶解-再沉積自愈機(jī)理,并在4 h自愈后的膜層表面制備出了超疏水膜層,接觸角為157.8°,進(jìn)一步提高了鎂合金的耐蝕能力。其中,經(jīng)3000 mL酸雨沖刷后膜層仍具有超疏水性,在pH=2.5模擬酸雨溶液中對(duì)基體仍具有腐蝕保護(hù)功能。(2)基于相分離技術(shù)制備超疏水PVC膜層。在該研究中,采用相分離技術(shù)制備出超疏水PVC膜層。采用SEM成像技術(shù)以及接觸角測(cè)試技術(shù)對(duì)非溶劑乙醇的添加量對(duì)膜層結(jié)構(gòu)和疏水性能的影響進(jìn)行研究。首次將超疏水PVC膜層應(yīng)用到AZ91D鎂合金表面。研究結(jié)果表明,所制備的超疏水PVC膜層在鎂合金表面表現(xiàn)出良好的耐腐蝕能力,在酸、堿、鹽等腐蝕性溶液中表現(xiàn)出穩(wěn)定的耐蝕能力和超疏水能力,對(duì)AZ91D鎂合金起到了很好的腐蝕保護(hù)作用。這種工藝制作方法簡(jiǎn)單、易操作、成本低,未使用特殊和復(fù)雜的儀器。這種方法可用于大面積制備超疏水膜層,從而達(dá)到對(duì)基體材料的腐蝕保護(hù)功能。
【關(guān)鍵詞】：超疏水 鎂合金 自愈 聚氯乙烯
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 第1章 緒論9-37
• 1.1 固體表面潤(rùn)濕理論9-12
• 1.2 自然界中的超疏水現(xiàn)象12-13
• 1.3 超疏水表面的研究現(xiàn)狀13-25
• 1.4 鎂合金25-28
• 1.5 選題背景及研究?jī)?nèi)容28-29
• 參考文獻(xiàn)29-37
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料、測(cè)試方法及技術(shù)路線37-41
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料37-38
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備38
• 2.3 測(cè)試方法38-40
• 2.4 實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線40-41
• 第3章 基于自愈機(jī)理制備超疏水表面的方法研究41-61
• 3.1 前言41-42
• 3.2 實(shí)驗(yàn)42-43
• 3.3 結(jié)果與討論43-57
• 3.4 結(jié)論57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 第4章 基于相分離技術(shù)制備超疏水表面的方法研究61-75
• 4.1 前言61-62
• 4.2 實(shí)驗(yàn)62-63
• 4.3 結(jié)果與討論63-71
• 4.4 結(jié)論71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 第5章 結(jié)論與展望75-77
• 5.1 結(jié)論75
• 5.2 展望75-77
• 致謝77-79
• 作者研究生期間發(fā)表論文79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1046508