聚多巴胺-羟基磷灰石复合膜层在镁合金表面的构建及对腐蚀行为影响研究

摘要

镁合金作为二十一世纪的绿色工程材料，以其优异的特性在工业生产的各个领域都具有广阔的应用前景。但由于镁合金的防腐蚀能力太弱严重影响其应用。因而，如何改善镁合金的耐蚀性能成为进一步扩大镁合金应用的关键。本论文主要研究镁合金耐腐蚀的新方法从而达到改善镁合金耐蚀性能目的。本论文旨在通过聚多巴胺诱导羟基磷灰石复合膜层的构建及旋涂法制备负载抑制剂的聚多巴胺-羟基磷灰石膜层以提高镁合金的耐蚀性能。 首先，采用聚多巴胺膜层修饰镁合金，并利用SEM、原子力显微镜、X射线光电子能谱仪(XPS)对膜层进行表征。研究结果表明：在室温避光下将AZ31镁合金基体浸渍于lmg/mL的多巴胺盐酸盐溶液中，用 4mol/L的氯氧化钠将pH值调节到10.5。通过12个小时的浸渍反应，在 AZ31镁合金表面制得致密光滑的聚多巴胺膜层。 其次，作者采用湿化学沉淀法在聚多巴胺膜修饰的镁合金基体上制备聚多巴胺-羟基磷灰石复合膜层，利用聚多巴胺作为中间层，增强羟基磷灰石膜层与镁合金基体的结合力，提高防腐蚀性能。通过扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、X 射线衍射仪和电化学测试等对样品进行形貌、结构及耐蚀性能分析测定，从而探索一种有效的镁合金防腐蚀途径。研究中采用P 滴Ca即加入反应试剂顺序为先硝酸钙后磷酸氢二钠，使反应物构成为13mol/L四水硝酸钙、6.4mol/L磷酸氯二钠和4mol/L碳酸氯钠，从而将I丐磷比率控制在2.0，调控反应温度为30℃，pH值为10，反应时间为48h。结果表明在上述条件下采用两步湿化学沉淀法，制备了交错排列的片状羟基磷灰石垂直阵列，成功地在AZ31镁合金基体上得到了聚多巴胺-羟基磷灰石复合膜层。电化学测量结果表明，该复合膜层能达到改善镁合金耐蚀性的要求，与裸AZ31镁合金相比，腐蚀电位升高158mV，自腐蚀电流密度降低三个数量级。 最后，将制备的多孔羟基磷灰石作为容器负责抑制剂，并通过旋涂法在聚多巴胺膜修饰的镁合金基体上制备了负载抑制剂的聚多巴胺-羟基磷灰石膜层。通过化学沉淀法采用浓度为0.5mol/L(Ca(N03)2)为钙源，以0.5mol/L ((NH4)2HP04)作为磷源，用氨水将p H值调到10，37℃水浴条件下反应24h，陈化24小时，得到具有蜂窝状结构的羟基磷灰石微球，随后成功负载缓蚀剂 8-羟基喹啉和水杨醛肟。在镁合金表面通过旋涂法制备负载抑制剂的聚多巴胺-羟基磷灰石涂层复合膜层。采用SEM，XRD ，UV-Vis，电化学工作站等对试样的结构形貌及相关性能进行表征。测试结果表明：负载抑制剂的聚多巴胺-羟基磷灰石复合膜层在SBF溶液中的起到了防护镁合金的效果。同时证实了缓蚀剂8-羟基喹啉与水杨醛肟能在羟基磷灰石的基础上进一步降低镁合金的腐蚀活性。此外通过缓蚀剂再评价实验结果得出：负载抑制剂的羟基磷灰石复合膜层在浸泡的前三天时间中，出现缓蚀剂释放并生成缓蚀剂产物起到保护膜层的作用。

目录

第一个书签之前