铝合金超疏水膜的制备及防护性能研究

摘要

超疏水金属表面具有优异的自清洁性能，能够起到抑制表面腐蚀和氧化以及降低表面摩擦因数的效果，从而引起了人们广泛的关注。目前，铝合金超疏水表面的研究还缺乏系统性，生产工艺需要简化和降低成本，难以设计出同时具备耐久的微观结构和耐久的低表面能物质的超疏水表面。本论文拟采用化学和电化学的方法构建铝基体粗糙表面，通过扫描电子显微镜、红外光谱等检测设备分析研究基体表面的不同粗糙度、不同形状粗糙结构和化学成分对超疏水稳定性能的影响机理，以获得最佳的铝基表面粗糙结构。通过采用视频光学接触角测量仪、光学显微镜、电化学测试系统等检测技术，研究铝合金表面粗糙结构及化学成分对超疏水铝合金耐蚀性能及防污性能的影响，为构建稳定耐久超疏水涂膜提供理论依据。论文的主要研究内容如下：　　(1)通过采用酸刻蚀法、阳极氧化法、磷酸-铬酸盐法、模板法等简单的方法在铝合金表面分别构建了具有台阶状、针状、椭球状、三角形状和柱状的多元微纳米结构，通过硬脂酸覆膜后，研究铝基体表面粗糙结构对膜层结合力的影响，得到最佳表面粗糙结构。　　(2)选取了PP、SA、PE、PS和LDPE等五种高分子材料，在相同铝基体表面粗糙结构的情况下，分析涂层材料的变化对铝合金基体与涂层间结合性能的影响，得到与超疏水铝合金基体结合性能最佳的涂层材料，并通过KH550、纳米SiO2颗粒等改性铝合金表面，进一步提高涂层与基体的结合性能。　　(3)在铝合金上构建出具有不同粗糙度的表面，在相同涂层材料的情况下，分析研究表面粗糙度的变化对铝试样耐蚀性及防污性能的影响。结果表明，铝合金表面粗糙度的增大有利于提高铝合金的耐弱酸、弱碱及盐溶液腐蚀和耐粉尘污染能力。当试样表面接触角大于150°时，样品的耐蚀及防污性能得到很大提高。　　(4)选取PP、SA、PE、PS和LDPE等五种高分子材料，在相同表面粗糙度的情况下，研究涂层材料的变化对超疏水铝合金耐蚀性能的影响，得到最佳的涂层材料，并通过改性铝合金表面来进一步提高超疏水铝合金的耐蚀性能。

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第一章 绪 论

1.1 铝合金腐蚀及研究背景

1.2 超疏水表面的理论基础及研究现状

1.3 金属基超疏水表面的制备技术

1.4 超疏水表面防护性能评价及研究进展

1.5 本文的研究目的、意义及内容

第二章 铝合金基体微纳米结构对超疏水膜层结合力的影响研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 表征方法

2.4 结果分析与讨论

2.5 本章小结

第三章 涂层材料与铝合金基体结合力的实验研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 表征方法

3.4 结果分析与讨论

3.5 本章小结

第四章 铝合金板表面不同粗糙度对材料耐腐蚀性能及防污性能的影响研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 表征方法

4.4 结果分析与讨论

4.5 本章小结

第五章 超疏水铝合金涂层材料的耐腐蚀性能研究

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 表征方法

5.4 结果分析与讨论

5.5 本章小结

第六章 结 论

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢