镁合金表面超疏水涂层的制备及耐蚀性研究

摘要

作为先进的结构材料和功能材料，镁合金因其具有质量轻、独特的物理和化学性能、铸造性能等而在航空航天领域、汽车领域、冶金和能源工业等领域占有重要的位置。然而，较差的耐蚀性限制了镁合金的广泛应用。因此，提高镁合金的耐蚀性对其应用前景具有重要意义。
　　本文以提高镁合金的耐蚀性为主要目的，在镁合金表面制备了四种复合涂层：(1)利用水热法在镁合金表面制备氢氧化镁膜层，继而通过浸泡在硬脂酸(SA)溶液中得到超疏水涂层；(2)利用共沉淀法和水热沉积法在镁合金表面生成水滑石涂层，然后浸泡在硬脂酸溶液中得到超疏水涂层；(3)利用微弧氧化法(MAO)在镁合金表面制备氧化膜层，然后浸泡在硬脂酸溶液中得到超疏水涂层；(4)采用共沉淀法和水热沉积法在镁合金表面制备水滑石涂层，之后浸泡在硅烷溶液中得到疏水的复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角测试仪(CA)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅立叶红外(FT-IR)来表征样品表面的微观形貌、结构和元素成分；通过电化学测试、浸泡试验以及析氢试验表征样品的耐蚀性能及腐蚀行为。
　　SEM结果表明，通过SA改性后的三种超疏水涂层均是由致密的“花簇状”结构组成，涂层具有一定厚度；而硅烷改性的LDH涂层表面呈现“花状”结构。XRD、FT-IR及XPS实验结果表明，SA改性的三种疏水涂层其与基体都是化学结合，所使用的硅烷三甲氧基硅烷与基体也是化学结合。极化曲线图表明， Mg/Mg(OH)2/SA超疏水涂层、LDH/SA1超疏水涂层、MAO/SA7h超疏水涂层以及 LDH/PMTMS1-2复合涂层的腐蚀电流密度依次为1.715×10-6A·cm-2，3.4×10-10A·cm-2，5.36×10-8A·cm-2，8.48×10-9A·cm-2，依次比镁合金基体降低了一、五、三、四个数量级。
　　腐蚀后的涂层形貌及结构表征表明疏水膜层具有稳定的结构，可为基体提供长效保护。上述四种复合涂层具有较低的润湿性，其表面微纳米结构可以拘禁大量空气，在很大程度上阻挡了腐蚀性离子与涂层表面的直接接触，有效地提高了镁合金基体的耐蚀性能。对比上述四种复合涂层的电化学测试结果，发现：四种复合涂层的耐蚀性由强到弱的顺序依次为LDH/SA超疏水涂层>LDH/PMTMS复合涂层> MAO/SA超疏水涂层> Mg/Mg(OH)2/SA超疏水涂层。此外，构建了成膜机理和腐蚀机理。

目录

声明

1 绪论

1.1镁及镁合金概述

1.2镁合金存在的问题

1.3镁合金表面防护技术

1.4超疏水涂层

1.5超疏水膜层理论基础

1.6超疏水膜层的制备技术

1.7超疏水表面制备技术中存在的问题

1.8选题意义

1.9主要研究内容

2实验材料及实验方法

2.1实验材料及试剂

2.2 涂层的制备

2.3超疏水涂层的分析及表征

2.4 涂层的耐蚀性能表征

3硬脂酸改性AZ31镁合金表面氢氧化镁涂层的制备及其耐蚀性研究

3.1引言

3.2硬脂酸改性AZ31镁合金表面氢氧化镁涂层的性质

3.3硬脂酸改性AZ31镁合金表面氢氧化镁涂层的耐蚀性

3.4本章小结

4 AZ31镁合金/水滑石表面超疏水涂层的制备及其耐蚀性研究

4.1引言

4.2 AZ31镁合金/水滑石表面超疏水涂层的性质

4.3AZ31镁合金/水滑石表面超疏水涂层的耐蚀性

4.5本章小结

5 Mg-1Li-1Ca镁合金/微弧氧化膜表面超疏水涂层的制备及其耐蚀性研究

5.1 引言

5.2 Mg-1Li-1Ca镁合金/微弧氧化膜表面超疏水涂层的性质

5.3 Mg-1Li-1Ca镁合金/微弧氧化膜表面超疏水涂层的耐蚀性

5.4 Mg-1Li-1Ca镁合金/微弧氧化膜表面超疏水涂层的成膜机理和

5.5本章小结

6 AZ31镁合金表面水滑石/硅烷涂层的制备及其耐蚀性研究

6.1 引言

6.2 AZ31镁合金表面水滑石/硅烷涂层的性质

6.3 AZ31镁合金表面水滑石/硅烷涂层的耐蚀性

6.4本章小结

7 结论

致谢

参考文献

硕士期间发表论文及取得的研究成果