镁合金表面超疏水膜层的制备及耐腐蚀性能研究

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1、分类号：TB381单位代码：10183研究生学号：2015434060密级：公开吉林大学硕士学位论文（专业学位）镁合金表面超疏水膜层的制备及耐腐蚀性能研究FabricationofSuperhydrophobicCoatingonMg-Zn-CaalloyandItsCorrosionResistance作者姓名：张腊双类别：工程硕士领域（方向）：材料工程指导教师：江忠浩教授张义和高级工程师培养单位：材料科学与工程学院2018年5月镁合金表面超疏水膜层的制备及耐腐蚀性能研究FabricationofSuperhydr

2、ophobicCoatingonMg-Zn-CaalloyandItsCorrosionResistance作者姓名：张腊双专业名称：材料工程指导教师：江忠浩教授张义和高级工程师学位类别：工程硕士答辩日期：2018年5月31日摘要摘要镁合金表面超疏水膜层的制备及耐腐蚀性能研究镁及其合金由于具有优异的物理及机械性能，在军事、航空航天、汽车、电子工业等多个领域具有极为广泛的应用。但是镁合金表面的反应活性较高，很容易受到外界环境的腐蚀，导致其应用范围受到极大限制。近年来，超疏水表面的制备已成为镁合金腐蚀防护的主要研究领域之

3、一。本文选取Mg-5Zn-1.5Ca铸造镁合金为基底，分别采用化学转化法与激光加工技术结合表面改性成功制备出镁合金超疏水表面。通过一系列表征手段对膜层的表面形貌、化学组成、表面润湿性、机械稳定性及耐腐蚀性能进行系统的检测与分析。本文的主要研究内容如下：采用简易高效的化学转化法制备出具有微/纳米分级结构典型生物表面特征的钙系磷酸盐膜，经硬脂酸修饰后，表面的静态接触角高达159°。对转化膜的成膜机理进行了初步探讨。XRD和XPS测试结果表明：转化膜的主要成分为CaHPO4·2H2O和Ca3(PO4)2，同时还含有少量的M

4、g3(PO4)2。将钙系磷酸盐膜进行氟化处理，可以将其转化为更加致密、均匀且附着良好的膜层。电化学测试结果表明：与基体相比，超疏水表面的耐腐蚀性能显著提高，腐蚀电流密度从-4-621.29×10降低至1.3×10A/cm，腐蚀电位从-1.56V升高至-1.36V。此外，对超疏水表面的耐蚀机理进行讨论，可以指出，膜层的腐蚀抑制性能与其疏水性有密切关系，残留于微/纳结构间空气垫的阻碍作用导致所制备的超疏水表面能有效防止腐蚀介质渗入基体表面，并提供良好的防腐效果。选用玫瑰花瓣的结构特征为仿生依据，运用激光加工技术制备出具有

5、周期性典型激光诱导的沟槽结构表面，经硬脂酸修饰后，表面的静态接触角达到153°。表面形貌分析和接触角测量结果表明，随着实验加工参数如扫描间距、激光功率的改变，表面微观结构及润湿性能均有明显的变化。随着激光扫描间距的增加，疏水性逐渐减弱；随着激光功率的增加，疏水性逐渐增强。电化学测试结果表明：超疏水表面可以有效提高镁合金的耐腐蚀能力，保护基底免受腐蚀介质的侵蚀。关键词：镁合金，分级结构，超疏水，耐腐蚀性IAbstractAbstractFabricationofSuperhydrophobicCoatingonMg-Z

6、n-CaalloyandItsCorrosionResistanceMagnesiumanditsalloyshavebeenavailabletomilitary,aerospace,automobileandelectronicindustriesowingtotheirexcellentphysicalandmechanicalproperties.Nevertheless,magnesiumalloysareveryactiveandeasilycorrodedinaggressiveen-vironment

7、s,whichintenselyimpedestheirapplicationrange.Inrecentyears,thefab-ricationofsuperhydrophobicsurfaceshasbecomeoneofthemainresearchfieldsforcorrosionprotectionofmagnesiumalloys.ThisarticleselectedMg-5Zn-1.5Cadie-castingmagnesiumalloyasthesubstrate,usingchemicalco

8、nversionmethodandlaserprocessingtechnologycombinedwithsurfacemodificationsuccessfullypre-paredthesuperhydrophobicsurfaceonthemagnesiumalloy.Differentmethodswereemployedtocha