镁合金表面超疏水膜层的制备及其性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文镁合金表面超疏水膜层的制备及其性能研究硕士研究生：吴翠青指导教师：王君教授学科、专业：化学工程与技术论文主审人：李占双教授哈尔滨工程大学2018年03月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文镁合金表面超疏水膜层的制备及其性能研究硕士研究生：吴翠青指导教师：王君教授学位级别：工学硕士学科、专业：化学工程与技术所在单位：材料科学与化学工程学院论文提交日期：2018年01月02日论文答辩日期：2018年03月10日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADisser

2、tationfortheDegreeofM.EngPreparationandPropertiesofSuperhydrophobicCoatingonMgAlloySurfaceCandidate:WuCuiqingSupervisor:Prof.WangJunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ChemistryEngineeringandTechnologyDateofSubmission:Jan.02,2018DateofOralExamination:Mar.1

3、0,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研

4、究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要近年

5、来，超疏水表面因其独特的超疏水性与广阔的发展前景，已经成为国内外研究的焦点之一。镁合金由于其低密度、高比强度的特点，涉及汽车、航空航天和生物医学等多个领域，然而镁合金的易腐蚀性限制了其进一步的发展。在镁合金基底上构筑超疏水膜层，有效地减小了腐蚀介质与基底的接触面积，从根本上解决了这个难题。本论文以镁合金为基底，分别采用两步浸泡法、化学刻蚀结合溶液浸渍制备超疏水表面。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）等表征手段对制备样品的形貌及组成进行分析，通过接触角测试仪、模拟海水浸泡、磨擦磨损试验、电化

6、学测试等手段对制备样品的耐磨性及耐蚀性进行分析。通过两步简单的浸泡在镁合金表面构筑分级花状双层超疏水膜层，双层相比于单层，更加致密和粗糙。测得的静态接触角为160°，且超疏水性可保持三个月，具有良好的长期稳定性。通过测试表明在3.5wt%NaCl溶液中浸泡6h，双层超疏水膜层的腐蚀电流密度相比于单层的空白镁合金下降了2个和1个数量级，具有耐蚀性。通过化学刻蚀结合溶液浸渍方法在镁合金表面制备菱形十二面体结构的超疏水膜层，菱形十二面体结构的纳米颗粒具有一定的粗糙度，吸附在化学刻蚀产生的微结构中，能够有效地增加膜层与基底的结合力。且日常液滴在其表面

7、的接触角仍大于150°。通过磨擦磨损测试发现超疏水膜层覆盖的镁合金具有明显的耐磨性；通过电化学工作站测试发现超疏水膜层的阻抗模值大于未处理镁合金的阻抗模值，表明有良好的耐蚀性。以镁合金为基底，在其表面生长一层花状铈转化膜，再经过溶液浸渍法在表面制备超疏水膜层，相当于双重保护基底。将制备的样品放置于低温环境下不同时间，验证超疏水表面可有效地延长液滴结冰时间，具有较好的抗冰性能。通过磨擦磨损测试发现超疏水膜层具有更小的摩擦系数和更少的磨损量；通过电化学阻抗测试发现超疏水膜层在海水中浸泡多天后仍有较大阻抗模值。关键词：超疏水；镁合金；耐磨性；耐蚀性

8、；抗冰ABSTRACTInrecentyears,superhydrophobicsurfacesbecauseofitsuniquesuperhydrophobi