Mg-Nd-Zn-Zr镁合金表面超疏水SiO2薄膜的制备及其表征

摘要

以微弧氧化层(MAO)为预处理过渡层，正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为主要原料，采用sol-gel和浸渍-提拉方法相结合的复合处理手段在Mg-Nd-Zn-Zr(NZ30K)镁合金表面获得甲基(-CH3)疏水基团表面修饰的超疏水SiO2薄膜，从而实现NZ30K镁合金表面的超疏水改性。同时研究了微弧氧化层的表面特征、sol-gel过程中TEOS／乙醇摩尔比(TEOS／EtOH)和MTES添加量(MTES／TEOS摩尔比)对所制备超疏水SiO2薄膜表面形貌和润湿特性的影响。结果表明：NZ30K镁合金经过微弧氧化处理后，表面呈现的微米-纳米尺度上多孔的粗糙结构，其表面体现为亲水性，但有利于提高超疏水SiO2薄膜与NZ30K基材的结合力；当TEOS／EtOH摩尔比为1／30，MTES／TEOS摩尔比为1／2时，SiO2薄膜表面的静态接触角达到150°，其表面具有超疏水特性；而进一步提高MTES／TEOS摩尔比至1时，其静态接触角有所提高，达到153°。红外光谱(FT-IR)进一步证明NZ30K镁合金表面SiO2薄膜的超疏水特性是由于MTES的引入使得-CH3疏水官能团能够成功地嫁接到SiO2粒子的表面。