紫外/臭氧辅助不锈钢表面聚二甲基硅氧烷自组装膜的形成及其性能研究

目的 在不破坏不锈钢表面的前提下,使用自组装技术提升不锈钢表面的耐腐蚀性能和抗磨损性能。方法 首先采用紫外/臭氧(UV/O3)辅助处理的方法活化316L不锈钢表面,然后利用浸泡法在其表面制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)自组装膜。通过原子力显微镜(AFM)、接触角测量仪、电化学工作站、摩擦磨损试验机等设备分析了UV/O3处理时间对316L不锈钢表面的影响以及自组装时间对316L不锈钢表面耐腐蚀、抗磨损性能的影响。结果 UV/O3处理时间为20 min时,316L不锈钢表面具有良好的亲水性,且此时粗糙度最低。316L不锈钢表面在形成PDMS自组装膜之后缓蚀效率大幅度提升,且缓蚀效率在自组装时间为0.5 h时最佳,达到90.51%。同时,在经过20 min UV/O3辅助处理后的不锈钢上制备的自组装膜相较于未经UV/O3辅助处理得到的自组装膜,覆盖率更大,缓蚀效率更高。进一步的摩擦磨损试验结果表明,经过UV/O3辅助处理后形成PDMS自组装膜的316L不锈钢表面,摩擦因数从0.85降低到0.25。相较于直接自组装的不锈钢表面在140 s后发生磨损,经过UV/O3预处理后再自组装的不锈钢表面在530 s后才发生磨损。结论 UV/O3辅助处理能够在不损伤不锈钢表面的前提下,通过活化不锈钢表面以提高其膜基结合强度,从而提升不锈钢表面自组装成膜的效果。316L不锈钢表面经过UV/O3预处理20 min后在25 ℃下自组装0.5 h,可以成功得到耐腐蚀性能和抗磨损性能良好的PDMS自组装膜,这一方法有效降低了不锈钢在高浓度氯离子环境中的失效风险,同时也提高了不锈钢表面的耐磨性能。