镁表面超疏水涂层的制备及防腐蚀性研究

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镁及其合金是下一代最有前途的合金材料,因其重量轻、刚度高、机械可加工性好被广泛应用于各个领域。然而,镁及其合金具有高的化学反应活性,并且它们在潮湿环境或含氯化物的侵蚀性介质中容易降解,这严重限制了它们的大规模使用。虽然传统的表面涂层处理技术能有效保护金属基底免受腐蚀,但其操作繁琐,会对环境造成危害。近年来,受自然界生物启发的超疏水涂层具有优异的拒水性能,操作简单高效,在镁合金表面构筑超疏水涂层能大幅度改善镁合金的防腐蚀性能。本文用三种不同的纳米颗粒,在AZ31B镁合金表面构筑了不同的超疏水复合涂层,系统研究了超疏水涂层的浸润性及其在3.5 wt%Na Cl溶液中的腐蚀防护能力。主要研究工作如下:(1)以镁合金为基底,将十八烷基三甲氧基硅烷修饰的APT@Si O2纳米颗粒和环氧树脂粘结剂混合喷涂在镁合金表面制备了具有耐久性的单层超疏水涂层。将其在3.5 wt%Na Cl溶液中浸泡2 h后,其腐蚀保护效率达到99.6%,表明超疏水SAS涂层具有良好的腐蚀保护性能。(2)制备了一种基于ZIF-8纳米颗粒的双层超疏水复合涂层,该双层涂层由底层的LDH过渡层和顶层的超疏水ZIF-8层组成。双层涂层赋予了金属良好的自清洁性,提高了镁合金的腐蚀防护能力。此外,超疏水ZIF-8基双层涂层在3.5 wt%Na Cl溶液中浸泡7天后仍能保持优异的防腐性能。(3)利用新型二维材料Ti3C2Tx的特殊层状结构和亲水性,通过将电沉积法和喷涂法结合制备了仿三明治结构的多层超疏水MXene涂层。该多层结构的超疏水MXene涂层可以抵抗污水的污染。此外,研究了超疏水涂层的机械耐久性和化学稳定性,即使在盐水中浸泡4周后其表面仍保持着超疏水性能。更重要的是,该超疏水多层涂层能高效保护镁基底免受腐蚀,其腐蚀保护效率达到99.999%。
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