Q235钢基和铝基超疏水防腐蚀表面制备及其性能研究

摘要

在金属材料基体表面上制备超疏水且防腐蚀的表面是一种绿色、环保的防腐蚀技术，超疏水表面具有超疏水、自清洁、低粘附、防覆冰、防生物粘附等优良性能，在很多领域都有广泛的应用，超疏水表面的防腐蚀对金属材料保护技术的发展有着重要的促进意义。
　　超疏水表面的制备通常是通过在材料的表面构筑微纳米二级结构，同时用低表面能物质处理这样的结构，从而使得材料表面具有超疏水的性能。而在这两个因素中最为关键且更具研究意义的是材料表面的微纳米结构的构筑。为提高Q235钢基体的防腐蚀性能，本文从众多的方法中选择了三种不同的方法，成功地在Q235钢基体上制备出超疏水表面，并详细地探究了每种方法制备的超疏水表面的超疏水、防腐蚀等性能。
　　本文研究的具体内容如下所示：
　　(1)结合化学刻蚀法和低表面能物质修饰的方法在Q235钢基体材料上制备了超疏水防腐蚀表面，探究刻蚀液中各个组分含量、低表面能物质涂覆等对超疏水防腐蚀表面性能的影响。使用含有硝酸浓度为20％的刻蚀液处理后的Q235钢材料表面，再涂覆低表面能物质PDMS后，疏水效果达到最好，其与水的接触角是163°。
　　(2)结合物理气相沉积法与低表面能物质修饰的方法在Q235钢基体上制备了超疏水防腐蚀表面，探究物理气相沉积涂层的时间、低表面能物质涂覆等对超疏水防腐蚀表面性能的影响。在相同的其他条件下，物理气相沉积时间对Q235钢材料表面粗糙度起主要作用，随着物理气相沉积电流时间的增加，粗糙度呈现先增大后稳定的趋势。通过电化学测试的数据和其他相关数据可以看到，多弧离子镀技术的涂层的厚度的增加会增加Q235钢表面的防腐蚀性能。
　　(3)结合阳极氧化法和低表面能物质修饰的方法在铝2024基体材料上制备超疏水兼具备防腐蚀的材料表面，探究阳极氧化选择的电解液组分以及阳极氧化的时间、低表面能物质涂覆等对超疏水防腐蚀表面性能的影响。在相同的阳极氧化时间下，对铝2024材料表面粗糙度起主要作用的是阳极氧化过程中电流密度，随阳极氧化过程中电流密度的增加，粗糙度呈现出先增大后逐渐达到稳定的发展趋势。在相同的阳极氧化电流密度下，对铝2024材料表面粗糙度起主要作用的是阳极氧化时间，随着阳极氧化电流时间的增加，粗糙度呈现出先增大后逐渐达到稳定状态的发展趋势。
　　通过扫描电镜(SEM)观察样品表面形貌、激光共聚焦显微镜(CLSM)观察样品三维形貌、利用接触角测量仪测试了样品与水的接触角、运用XRD表征其组成、使用EDS表征元素含量及分布进行了表征，使用Modulab电化学工作站测试处理后超疏水表面防腐性能。从而系统地研究了不同工艺对制备的金属材料基体的超疏水表面及其防腐蚀性能的影响。

目录

声明

1文献综述

1.1概述

1.2 超疏水表面研究现状和理论基础

1.3超疏水表面的应用

1.4金属防腐蚀及研究背景

1.5超疏水表面在金属防腐蚀上的制备与应用

1.6超疏水表面中存在的问题

1.7本课题研究目的和意义

2化学刻蚀法制备Q235钢基超疏水表面及其防腐蚀性能研究

2.1 引言

2.2 实验

2.3 结果与讨论

2.4 小结

3 物理气相沉积法制备Q235钢基超疏水防腐蚀表面及其防腐蚀性能研究

3.1引言

3.2 实验

3.3结果与讨论

3.4小结

4 阳极氧化法制备铝基超疏水表面及其防腐蚀性能研究

4.1前言

4.2实验

4.3结果与讨论

4.4小结

5 结论

参考文献

致谢

附录1 攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录2 参加的学术会议