Mg-Mn-Ce镁合金表面超疏水复合膜层的制备及耐腐蚀性能

采用微弧氧化技术和有机镀膜技术相结合的复合处理方法实现Mg-Mn-Ce镁合金表面改性,获得超疏水复合膜层,研究微弧氧化膜的表面特征、有机镀膜电化学反应过程、复合膜层的润湿特性和耐腐蚀性能。结果表明:镁合金经微弧氧化处理后由于微弧氧化膜表面呈微纳多孔结构,表现为超亲水特性,其蒸馏水的静态接触角接近0°;在微弧氧化膜上经有机镀膜后,其形成的有机薄膜的静态接触角高达173.3°,表现出优良的超疏水特性。镁合金经微弧氧化处理后具有良好的耐腐蚀性能,经有机镀膜超疏水复合处理后,耐腐蚀性能得到进一步提高。复合膜层在3.5%NaCl溶液中,与基体相比动电位极化腐蚀电流密度减小了3个数量级、而电化学阻抗提高了3个数量级,耐腐蚀性能明显改善。微弧氧化与有机镀膜相结合的复合处理使镁合金表面在实现超亲水-超疏水功能转换的同时显著提高镁合金的耐腐蚀性能。     

Mg-Li合金表面浅绿色超疏水复合膜层的制备及耐蚀性能研究

通过微弧氧化着色技术在Mg-Li合金表面生成浅绿色类陶瓷膜层,并在着色膜表面有机镀膜复合改性。用蒸馏水在镀膜表面的静态接触角以及动电位极化曲线和电化学阻抗谱测试,分别研究复合改性前后润湿性及耐蚀性。结果表明,微弧氧化着色表面通过有机镀膜生长了一层有机薄膜,接触角由近0°变为169.2°,实现了超亲水到超疏水的功能转化。Mg-Li合金基体经微弧氧化着色改性后,耐蚀性能明显提高,经复合改性后耐蚀性能进一步提高;与基体相比,超疏水复合膜在0.1 mol/L NaCl溶液中的动电位极化腐蚀电流密度减小3个数量级,电化学阻抗提高3个数量级。     

AZ31镁合金微弧氧化与有机镀膜的复合表面改性及功能特性

采用微弧氧化与有机镀膜技术对AZ31镁合金进行复合表面改性,分别对微弧氧化膜的形成过程及表面特征、微弧氧化膜表面有机镀膜过程、微弧氧化膜与复合膜的润湿性及耐腐蚀性进行研究.结果表明镁合金经微弧氧化改性后,由于表面具有微纳多孔粗糙结构,同时具有较高的表面自由能和极性分量,与蒸馏水接触时存在较强的范德华力和毛细管吸附力,且对强极性水分子具有很强的相溶性,使其蒸馏水的静态接触角接近0°,表现为超亲水特性;而微弧氧化膜表面再经有机镀膜复合改性后,具有较低的表面自由能,对强极性水分子具有一定的排斥作用,使其静态接触角达到113.7°,表现为疏水特性;微弧氧化膜经有机镀膜表面改性后,耐腐蚀性能明显改善,疏水复合膜层在0.1mol/LNaCl溶液中,与基体相比,其动电位极化腐蚀电流密度减小3个数量级,而电化学阻抗提高3个数量级,表现为类似纯电容行为.     

一步电沉积法制备超疏水Cu网及其耐腐蚀和油水分离性能

用一步电沉积法在Cu网表面制得超疏水膜层,并用FE-SEM、接触角测量仪、EDS、FTIR和XPS表征膜层的形貌、浸润性和化学成分,研究工艺参数对膜层微观结构和浸润性的影响。结果表明,在30 V电压下反应10 min,得到的Cu网表面均匀覆盖着由纳米片聚集成的微米胞,成分为Cu[CH_3(CH_2)_(12)COO]_2,接触角达到最大值156.2°,滚动角低至1°。用动电位极化曲线和油水分离装置分析试样的耐腐蚀和油水分离性能,结果表明,超疏水膜层将基体的腐蚀电流密度从1.50×10-5A/cm2减小到4.77×10-9A/cm2,降低约3个数量级,腐蚀电压从-0.177 V提高到-0.141 V。油水分离实验表明,超疏水Cu网经5次循环利用后,油水分离效率仍在95%以上,显示出良好的油水分离能力和循环使用性能。     

OTS自组装单分子膜在玻璃表面功能化的研究

采用分子自组装技术在羟基化的玻璃基片表面成功制备了十八烷基三氯硅烷单层膜 (OTS-SAMs).运用接触角测试仪测定了水在自组装薄膜表面的接触角;用原子力显微镜(AFM)分析了OTS-SAMs的表面形貌,并对经过紫外线照射改性的OTS-SAMs薄膜表面进行分析.结果表明:该组装膜具有很好的疏水性,其对水的接触角高达105°;在组装初期2 min内,十八烷基三氯硅烷水解产物主要是与基体表面的羟基发生聚合反应,表现为岛状物结构团簇,随着组装时间的增加,基体表面的有机硅烷分子之间发生聚合反应,当组装15 min后,成膜过程趋于稳定,可以在基体表面形成平整致密的自组装薄膜;经过紫外线照射改性后的薄膜表面亲水性明显提高,在2 h时达到了很好的羟基化效果.     

电化学法制备铜基超疏水结构及其耐蚀性能研究

目的改善铜在海洋环境中的耐腐蚀性能。方法将化学刻蚀与电化学氧化成膜相结合,在金属铜表面制备超疏水结构,采用单因素实验分别考察了硬脂酸浓度、苯并三氮唑浓度、电沉积电压以及电沉积时间对所制备表面结构接触角的影响规律,通过动电位极化曲线和电化学阻抗谱研究了铜基超疏水结构在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能。结果当硬脂酸浓度为0.02 mol/L,苯并三氮唑质量浓度为40 mg/L,电沉积电压为8 V,腐蚀时间为12 h时,所制备的铜基超疏水膜接触角达到了158°,滚动角为3°。动电位极化测试表明,超疏水表面同时抑制了阳极和阴极反应,经超疏水处理的铜在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电流密度相比未经处理时减小了约2个数量级,缓蚀效率高达99%。电化学阻抗结果表明,电荷转移电阻由1.61 kΩ·cm~2增大至41.3 kΩ·cm~2,铜基超疏水膜具有优异的耐蚀性能。结论通过化学刻蚀与电化学氧化成膜可在铜表面构筑超疏水结构,使其在海洋环境下具有优异的耐蚀性能。     

白铜基体低表面能复合膜的制备及其耐腐蚀性能研究

目的研究混合修饰构筑白铜超疏水表面的可行性及防腐性能。方法以白铜为基体,采用简单的化学刻蚀法,以硝酸银溶液作为刻蚀液,经肉豆蔻酸和十二硫醇的混合乙醇溶液修饰来制备超疏水白铜。采用接触角测量仪、XRD、FTIR、SEM、EDS对超疏水白铜表面性能和结构等进行了表征,并利用Tafel曲线和电化学阻抗谱研究低表面能复合膜的耐蚀性能。结果肉豆蔻酸和十二硫醇的疏水长链都组装到薄银层表面,其中肉豆蔻酸和薄银层的键合形式为双齿桥式复合模式,超疏水白铜表面形貌由微米级枝晶和纳米级乳突状结构组成,同时材料表面与水的接触角达到157.4°,表现出超疏水水平。此外,制备的超疏水白铜表面具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性能,在水、有机溶液、3.5%Na Cl溶液中分别浸泡2 d,所有样品表面仍表现为超疏水水平。由Tafel极化曲线拟合参数计算可知,其缓蚀效率达到83.9%。结论以两种低表面能物质混合修饰来制备超疏水白铜表面的方法是可行且有效的,且该复合膜具有优良的耐腐蚀性能。     

喷射电沉积制备超疏水复合涂层及其耐腐蚀性能研究

采用两步法实现金属铜表面的超疏水化,首先采用喷射电沉积法在金属铜表面获得微纳米复合粗糙结构,然后利用0.03 mol/L的肉豆蔻酸-乙醇溶液疏水化改性得到超疏水复合涂层。利用接触角测量仪、SEM、XRD和FT-IR(傅里叶变换红外光谱仪)表征超疏水层的润湿性、微观形貌和化学成分。测试极化曲线,分析试样的耐腐蚀性。结果表明:当电流密度400 A/dm2、扫描速度14 mm/min和电解液流量1.6 L/min时可在预沉积层上制备得到具有微纳粗糙结构的镀层。经改性后获得超疏水表面,接触角达到154.7°。超疏水表面具有耐腐蚀性能,可为基体提供防护作用。     

铝合金钛锆转化膜槽液消耗规律的研究

目的在前期研制的新型铝合金表面钛锆转化膜工艺配方的基础上,进一步探索该新型工艺配方在连续使用过程中的消耗规律。方法通过在连续使用过程中对转化液中主要金属离子(钛、锆、M等)的含量测定分析,找出该成膜剂的消耗规律。采用电化学工作站和SEM对槽液连续使用过程中膜层的耐蚀性能及微观形貌进行表征。结果转化液中的主要成膜成分钛、锆、M的消耗质量比例基本不变,为5:1:4。XPS分析显示,膜层主要由金属氧化物(TiO_2、ZrO_2、Al_2O_3、M_2O_5)、金属氟化物(ZrF_4、AlF_3)和金属有机络合物等组成。随着成膜的不断进行,膜层的耐蚀性能有所下降,自腐蚀电流密度由最初成膜时的0.11μA/cm~2增加到1.24μA/cm~2,但仍低于铝合金基体的自腐蚀电流密度(7.53μA/cm~2)。随着连续成膜,膜层表面的微观裂纹不断变宽,在连续成膜到第80片时,铝合金表面有的位置已经不能成膜。结论钛锆转化液在连续使用过程中,转化液中的主要成膜成分按一定比例消耗,膜层的耐蚀性能随着连续成膜有所下降,因此有必要及时对转化液进行补加和校正。     

316L不锈钢表面溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜

为提高316L不锈钢的生物相容性,采用溶胶-凝胶法在316L不锈钢上制备了TiO2薄膜,研究了改性前后316L不锈钢的耐腐蚀性及血液相容性。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)表征了退火温度对TiO2微观结构的影响;采用电化学工作站测试了涂覆TiO2薄膜前后材料在模拟体液中的耐腐蚀性能;基于接触角测试结果,研究了退火温度对TiO2薄膜亲/疏水性能的影响,计算了TiO2薄膜的表面能及薄膜材料与血液的界面张力。结果表明:400℃和500℃退火的TiO2薄膜晶化为完整的锐钛矿结构,表面结构致密,接触角分别为76.9°和80.1°,在模拟体液中的自腐蚀电流分别为4.04μA/cm2和6.33μA/cm2,与血液间的界面张力远小于316L不锈钢。锐钛矿结构的TiO2薄膜具有良好的耐腐蚀性及血液相容性。