AZ31镁合金超疏水耐蚀涂层的制备及表征

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镁合金具有密度小、比强度高、阻尼性及切削加工性能好等优势,在新能源汽车、储氢装置、医用材料等制造领域应用广泛。但镁合金化学性质活泼,在应用中易发生腐蚀。本文采用化学镀与电沉积相结合的方式,制备出具有微纳米尺度的粗糙表面,并在低表面能物质的改性下获得超疏水涂层,极大地提高了镁合金的耐蚀性。主要研究结果如下:(1)通过在镁合金表面化学镀Ni-P-TiO2颗粒复合涂层、电镀钴并采用1wt.%氟硅烷乙醇溶液进行改性,获得了超疏水涂层。超疏水涂层表面形貌为凸包状与类绒毛状相结合的微纳米复合结构,涂层的整体表面粗糙度为554nm,其静态接触角约为158.2°,滚动角约为3.5°。TiO2纳米颗粒的最优添加量为2g/L,颗粒增强Ni-P-TiO2复合涂层的耐蚀性比Ni-P涂层提高一个数量级。超疏水涂层的腐蚀电流密度为9.1×10-7A/cm2,与Ni-P合金涂层的耐蚀性相比提高了两个数量级。超疏水涂层在摩擦距离为700mm时,接触角为151.5°,仍保持良好的疏水性。(2)在化学镀液中添加TiO2溶胶代替TiO2颗粒,镀层中的TiO2颗粒分散更均匀,制备的Ni-P-TiO2溶胶复合涂层力学性能更优。在Ni-P-TiO2溶胶复合涂层的基础上电镀钴层,表面粗糙度为547nm,表面改性后的静态接触角约为157.7°,滚动角约为4.0°。TiO2溶胶的最佳添加量为10m L/L,溶胶增强涂层的腐蚀电流密度为2.7×10-6A/cm2,比Ni-P-2g/L TiO2颗粒复合涂层的耐蚀性提高38.6%。超疏水涂层的腐蚀电流密度为6.4×10-7A/cm2,与以Ni-P-2g/L TiO2颗粒涂层为基体结构的超疏水涂层耐蚀性提高了29.6%。超疏水涂层的摩擦距离为800mm时,接触角为150.1°,说明超疏水涂层具有良好的稳定性。(3)采用化学镀双层Ni-P/Ni-P-10m L/L TiO2溶胶复合涂层来代替单层溶胶增强复合涂层,其耐蚀性与单层Ni-P-10m L/L TiO2溶胶复合涂层相比,耐蚀性提高了56%。以双层涂层为基体,构建的超疏水涂层表面粗糙度为527nm,改性后的接触角约为156.9°,滚动角约为5°。其自腐蚀电流密度为5.6×10-7A/cm2,与以单层Ni-P-10 m L/L TiO2溶胶涂层为基础构建的超疏水涂层相比,耐蚀性提高了12.5%,进一步地提高了镁合金的耐蚀性。超疏水涂层摩擦距离为700mm时,其静态接触角下降至151.1°,涂层稳定性良好。
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