镁合金超双疏防腐涂层的制备及其性能研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yylove51
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镁合金是最轻的金属结构材料且具有许多独特的性能,因此被广泛应用于各种领域,例如3C产品、汽车制造、航空航天零部件和生物医学等。然而,由于镁具有较高的电负性,并且镁合金表面自然形成的MgO/Mg(OH)2膜具有高的孔隙率,因此镁合金暴露在环境中极易发生腐蚀。近年来,仿生超浸润表面在防腐、自清洁、防污、防结冰等领域的应用受到广泛关注。因此,本论文开发了两种镁合金超双疏防腐涂层,深入研究了涂层的润湿性和耐腐蚀性并揭示了防腐机制。主要研究内容和结果如下:首先,通过将传统的环氧树脂粘结层和全氟癸基聚硅氧烷改性SiO2超双疏涂层相结合,成功制备了镁合金超双疏防腐涂层。通过润湿性和电化学性能测试发现:该涂层不仅具有优异的超双疏性(CA=166°,SA=1°,CA正十六烷=163°,SA正十六烷=3°),而且防腐性能突出,其腐蚀电流密度和低频阻抗模量分别为7.154×10-12A/cm2和1010ohm。该涂层还可耐受3.5 wt%NaCl溶液浸泡腐蚀实验70d或中性盐雾腐蚀实验35d。这主要是由于该涂层优异的超双疏性以及双层结构的协同作用。此外,在长期3.5 wt%NaCl浸泡和中性盐雾腐蚀实验中发现,超双疏涂层的防腐性能远远优于同样结构的超疏水涂层。这是因为C-F官能团具有更高的稳定性,因此在长期腐蚀测试中超双疏涂层能够维持其优异的超双疏性。此外,与超疏水涂层相比,超双疏涂层对微液滴具有更优异的超疏性。因此,大大降低了NaCl溶液与涂层的接触面积和接触时间,有效地阻止了腐蚀介质的扩散,从而为镁合金提供更长效的保护。其次,通过将形状记忆自修复环氧树脂粘结层和全氟癸基聚硅氧烷改性SiO2超双疏涂层相结合,成功制备了具有自修复功能的镁合金超双疏防腐涂层。该涂层同样展现了优异的超双疏性(CA3.5 wt%NaCl=165.8°,SA3.5 wt%NaCl=1°,CA正十六烷=160°,SA正十六烷=3.4°)和防腐性能,其腐蚀电流密度和低频阻抗模量分别为5.971×10-12A/cm2和1010.7ohm。同时,该涂层还对物理划痕导致的破坏展现出优异的自修复性能,修复后涂层的低频阻抗模量能完全恢复至初始涂层的低频阻抗模量,并且修复后的涂层依然具有优异的防腐性能。这是由于形状记忆自修复环氧树脂涂层能够有效地带动超双疏涂层微观结构的修复。随着微观结构的修复,涂层的超双疏性和防腐性能也完全恢复。因此,修复后的涂层仍然具有优异的防腐性能。本论文的研究也为各种金属及其合金材料的腐蚀防护问题提供了一种新的解决思路,形成了具有应用前景的防腐涂层制备技术。
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