【摘 要】
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镁合金被认为是最轻的工程金属材料,其因优良的延展性、可回收性、散热性和良好的切削加工性而受到广泛关注。到目前为止,镁合金在交通运输、航空航天、军工等领域都表现出了突出的竞争力。镁合金表面因无法形成均匀的钝化膜而容易被腐蚀,极大限制了其工业应用。受荷花自清洁效应的启示,合理引入低表面能材料和微纳米结构,制备超疏水涂层使镁免受腐蚀。超疏水涂层可以形成隔离层,避免金属基材与腐蚀性环境的直接接触。而氧化石
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镁合金被认为是最轻的工程金属材料,其因优良的延展性、可回收性、散热性和良好的切削加工性而受到广泛关注。到目前为止,镁合金在交通运输、航空航天、军工等领域都表现出了突出的竞争力。镁合金表面因无法形成均匀的钝化膜而容易被腐蚀,极大限制了其工业应用。受荷花自清洁效应的启示,合理引入低表面能材料和微纳米结构,制备超疏水涂层使镁免受腐蚀。超疏水涂层可以形成隔离层,避免金属基材与腐蚀性环境的直接接触。而氧化石墨烯(GO)因其高比表面积和丰富的官能团而被作为一种很有前途的防腐材料用来制备超疏水涂层。本文将GO与不同的纳米材料相结合,在镁表面制备了三种性能优异的GO基防腐涂层。主要研究内容如下:(1)将GO与硅烷偶联剂修饰的凹凸棒通过静电组装方法合成复合纳米材料,并以有机环氧树脂为胶粘剂,利用喷涂技术在镁基底上制备了具有良好超疏水性的GO复合涂层。制备的涂层具有良好的耐腐蚀性,对镁合金的腐蚀保护效率可达99.93%。(2)利用电沉积和喷涂法在镁基底上制备了性能优异的超疏水双层GO涂层,该涂层包括GO层和超疏水聚吡咯/ZIF-8层。GO层可以延长腐蚀离子的扩散路径,且超疏水层可以减少镁合金与腐蚀溶液的接触面积。此外,该双层超疏水涂层还具有良好的自清洁性和机械稳定性。更重要的是,所制备的涂层可以在3.5 wt%Na Cl溶液浸泡120 h后仍然保持良好的耐蚀性。(3)首先通过聚多巴胺(PDA)修饰Cu2+掺杂的GO,再用十八胺(ODA)进行修饰,得到ODA/PDA/r GO-Cu2+(OPG-Cu2+)。通过喷涂法将聚二甲基硅氧烷(PDMS)、环氧树脂及OPG-Cu2+的悬浮液喷在镁基底上构建了具有自修复能力的超疏水涂层,制备的涂层接触角为158.2±2°。一旦涂层被划伤,其局部受损的结构会通过邻苯二酚与Cu2+的螯合作用自动修复。此外,涂层被O2等离子体刻蚀后,在太阳光照射下便可恢复其超疏水性。该涂层还表现出良好的机械稳定性、化学耐久性,而且在Na Cl溶液中浸泡30天后,仍具有良好的防腐性能。
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