輕合金表面超疏水涂層的制備與性能研究.pdf

1、超疏水表面具有自清潔、防污、疏水、抑制表面腐蝕和氧化等特性，在自清潔、減阻、生物醫(yī)學材料等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設領域中有著廣闊的應用前景。超疏水表面的制備一般采用在疏水性表面構建粗糙結構或在粗糙表面修飾低表面能物質(zhì)兩種方法，其中典型的有模板、自組裝、化學氣相沉積、電化學沉積、溶膠-凝膠等傳統(tǒng)方法，這些方法大多需要特殊的加工設備或復雜的工藝過程，缺乏大規(guī)模制備的操作性，因此，有必要研究成本低廉、過程可控、尺寸可調(diào)、適用性好、適合大面積制備的

2、超疏水表面的制備方法。
　　本文在分析超疏水涂層制備技術發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上，針對目前超疏水涂層制備過程中存在的問題，從理論分析和實驗研究兩方面著手，報道了三種簡單、方便的超疏水涂層的制備技術，成功地在鎂、鋁兩種輕合金基體上獲得了超疏水涂層，用FE-SEM、CA、XPS、Polarization Curve等手段對涂層的性能進行了表征。本文主要工作如下：
　　1.采用化學刻蝕與表面修飾相結合的方法在鎂合金表面制備了超疏水涂層。結

3、果表明，在鎂合金表面形成了微/納粗糙多孔結構；水滴與涂層上的接觸角達到157.3±0.5°，滾動角小于10°；電化學測試結果表明，含有超疏水涂層試樣的腐蝕電位正移，并且自腐蝕電流密度與未處理試樣相比降低了3個數(shù)量級，說明超疏水涂層體系的存在能提高鎂合金的耐腐蝕性能。討論了不同刻蝕時間、不同刻蝕液濃度對表面接觸角的影響，分析了鎂合金表面疏水性的形成原因并確定了較優(yōu)的工藝參數(shù)。
　　2.采用化學刻蝕與表面修飾相結合的方法在鋁合金表面制

4、備了超疏水涂層。發(fā)現(xiàn)在鋁合金表面上形成了由長方形的凸臺和凹坑構成的深淺相間的微納米結構，這些微納米結構相互連通形成凹凸不平的“迷宮”結構；水滴在涂層上的接觸角達到161.2±1.7°，滾動角小于8°；電化學測試結果表明，含有超疏水涂層試樣的腐蝕電位正移，并且自腐蝕電流密度與未處理試樣相比降低了4個數(shù)量級，說明超疏水涂層體系的存在能提高鋁合金的耐腐蝕性能。采用L9(34)正交試驗表設計考查了氫氟酸濃度、氫氟酸刻蝕時間、鹽酸濃度、鹽酸刻蝕時

5、間等工藝參數(shù)對鋁合金疏水性能的影響，分析了鋁合金表面疏水性的形成原因并確定較優(yōu)的工藝參數(shù)。
　　3.采用陽極氧化、化學刻蝕與表面修飾相結合的方法在鋁合金表面制備了超疏水涂層。結果表明，鋁合金表面上形成了一層具有葉子狀微納米結構的膜。每個葉片之間存在大量的裂紋和微孔；水滴在涂層上的接觸角達到167.7±1.2°，滾動角小于5°；電化學測試結果表明，含有超疏水涂層試樣的腐蝕電位正移，并且自腐蝕電流密度與未處理試樣相比降低了4個數(shù)量級，