轻合金超疏水表面的构筑及其性能研究

发布时间：2024-03-06 22:16

　　铝合金和镁合金是应用最广泛的轻合金结构材料,然而其化学性质活泼,易被腐蚀。为提高轻合金的腐蚀防护能力,适当的表面处理是非常必要的。在表面处理技术中,超疏水防护膜可以最大限度减缓腐蚀介质与金属基底的接触,从而有效提高金属的耐蚀性能,被认为是一种有前景的新型防护技术。然而,现已报道的金属超疏水表面的制备方法存在制备过程复杂、化学试剂繁多、污染环境等缺点,另外,所制备的防护涂层耐久性和稳定性不理想。为解决上述问题,本文提出了两种工艺简单、使用化学试剂少、环境友好的超疏水表面构筑工艺:沸腾稀土盐溶液浴-硬脂酸修饰工艺和F/Zr化学转化-沸水封闭-硬脂酸修饰工艺。采用视频接触角测量仪(OCA)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能量色散谱仪(EDS)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)表征了超疏水表面的润湿性、形貌和化学组成,并据此分析了成膜过程机理。利用电化学方法和腐蚀介质浸泡实验考察了表面的耐蚀性能;高速液滴冲击实验测试其抗水冲击性;模拟污染物测试其自清洁性;以及探究其在实验室模拟环境(化学介质、紫外光照、高温、摩擦磨损、沸水)和自然大气环...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 轻合金概述
        1.1.1 铝合金和镁合金的特性及应用
        1.1.2 铝合金和镁合金的腐蚀与防护
    1.2 超疏水表面基础理论和模型
        1.2.1 润湿性的基本定义
        1.2.2 Young’s方程
        1.2.3 Wenzel模型
        1.2.4 Cassier-Baxter模型
    1.3 金属超疏水表面的应用
        1.3.1 防腐
        1.3.2 自清洁
        1.3.3 流体减阻
        1.3.4 防覆冰
        1.3.5 油水分离
    1.4 超疏水表面的制备方法
        1.4.1 水热法
        1.4.2 电化学沉积法
        1.4.3 溶胶凝胶法
        1.4.4 激光刻蚀法
        1.4.5 模板法
        1.4.6 其他方法
    1.5 表面润湿性可逆转换方法
        1.5.1 光照
        1.5.2 温度
        1.5.3 溶剂与溶质
        1.5.4 电位
        1.5.5 PH
    1.6 本论文的研究目的和主要研究内容
        1.6.1 研究目的
        1.6.2 主要研究内容
2 实验部分
    2.1 材料与仪器
    2.2 表征方法
        2.2.1 接触角测量
        2.2.2 场发射扫描电镜
        2.2.3 能量色散光谱
        2.2.4 X射线光电子能谱
        2.2.5 X射线衍射
        2.2.6 傅里叶红外光谱
    2.3 性能研究
        2.3.1 防护性能测试
        2.3.2 抗水冲击性能测试
        2.3.3 自清洁性能测试
        2.3.4 实验室模拟环境测试
        2.3.5 自然大气环境下耐久性测试
3 稀土超疏水高强铝合金表面的制备及其性能研究
    3.1 样品的制备
    3.2 性质表征结果分析
        3.2.1 润湿性
        3.2.2 微观形貌
        3.2.3 表面成分分析
    3.3 成膜机理分析
    3.4 性能测试结果分析
        3.4.1 防护性能
        3.4.2 实验室模拟环境测试
    3.5 本章小结
4 无机氟盐/硬脂酸盐超疏水复合涂层的制备及其性能研究
    4.1 样品的制备
    4.2 表征结果分析
        4.2.1 润湿性
        4.2.2 表面形貌
        4.2.3 表面组成
    4.3 成膜反应分析
    4.4 性能测试结果分析
        4.4.1 防护性能
        4.4.2 抗水冲击性能
        4.4.3 自清洁性能
        4.4.4 实验室模拟环境测试
        4.4.5 自然大气环境下耐久性
    4.5 本章小结
5 无机氟盐/硬脂酸盐复合涂层润湿性可逆转换研究
    5.1 润湿性
    5.2 微观形貌
    5.3 化学组成
        5.3.1 7075 Al样品
        5.3.2 AZ31D Mg样品
    5.4 润湿性可逆转换机理
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录
    A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文/专利目录
    B 学位论文数据集
致谢



本文编号：3920962