镁合金作为最轻的金属结构材料,具有高比强度、高导热率、良好的机加工性能和回收利用性等优点,被认为是21世纪最具发展潜力的绿色工程材料。由于其在汽车、航天航空、电子工业、生物医用材料等领域具有巨大的应用前景,镁合金受到越来越广泛地关注。然而,镁合金的化学性质非常活泼,其在水溶液或潮湿的大气中很容易被氧化和腐蚀,这严重制约了它的广泛应用。因此,提高镁合金的耐腐蚀性能对于扩大其应用具有重要意义,在众多提高镁合金耐腐蚀性能的方法中,表面处理是一种简单、高效、低成本且易于实施的方法。超疏水表面由于具有抗腐蚀、自清洁、抗结冰、油水分离、微流体运输等特殊的功能,已经在基础研究和工业应用领域引起了大量的关注。超疏水表面能够有效地阻碍基体表面被润湿,避免基体与腐蚀介质直接接触,从而阻碍腐蚀在基体表面发生。因而,在镁合金上制备超疏水表面能够有效提高其耐腐蚀性能,解决镁合金易被腐蚀的问题,而且超疏水表面所具有的其他特殊功能也有利于进一步扩大镁合金的应用范围。本论文采用操作简便、工艺周期短的制备方法和绿色、低成本的低表面能物质,成功地在镁合金基体上制备出三种不同组成且性能良好的超疏水表面,同时对其表面组成、结构和润湿性进行表征,并研究了所制备表面的耐腐蚀性、自清洁功能、化学稳定性和机械稳定性等性能。利用这些方法在镁合金上制备超疏水表面能够有效改善镁合金性能并扩展其应用领域。(1)利用化学镀镍、电沉积钴和硬脂酸修饰结合成功在AZ31镁合金上制备了耐磨耐腐蚀的自清洁超疏水表面。通过控制电沉积电流密度可以调控电沉积镀层表面形貌,进而实现高粘超疏水表面和低粘超疏水表面的制备。高粘超疏水表面为颗粒状结构,接触角为152.9°,试样倒置180°水滴不滑落;低粘超疏水表面为叶片状和绒毛状结构,接触角为156.2°,滚动角约为1°。在3.5 wt.%Na Cl溶液中极化测试表明,低粘超疏水表面相对镁合金基体自腐蚀电位提高了1079 m V,腐蚀电流密度为2.08×10-7 A/cm2,降低了2个数量级;且电化学阻抗谱测试表明,低粘超疏水表面的模值提高了超过2个数量级,说明超疏水表面能有效提高镁合金的耐腐蚀性能。表面刮擦实验表明,在刮擦900mm后,表面仍保持超疏水性;刮擦1100 mm后,表面仍能保持良好的耐腐蚀性能,表明低粘超疏水表面具有良好的机械稳定性。此外,超疏水表面还具有自清洁功能和优良的化学稳定性。(2)采用化学镀镍和电沉积结合在AZ31镁合金表面成功地制得一种高度抗腐蚀、耐磨性能优良的自清洁超疏水表面,接触角高达158.6°,滚动角为1°。在3.5 wt.%Na Cl溶液中极化和阻抗测试表明,超疏水表面相对镁合金基体自腐蚀电位提高了1120 m V,腐蚀电流密为1.12×10-9 A/cm2,下降了超过4个数量级;超疏水表面的模值比AZ31基体提高了4个数量级,阻值约为基体的3.3万倍,所制得的超疏水表面可以大幅度提高镁合金的耐腐蚀性能;此外,我们还提出了超疏水表面在腐蚀介质中的接触模型以及抗腐蚀机理。耐刮擦实验表明,在刮擦500 mm后,超疏水表面的接触角仍高于150°,显示出良好的机械稳定性。同时,超疏水表面还具备自清洁作用和良好的化学稳定性。(3)利用一步电沉积法在镁合金上快速制备得到具有微纳分级粗糙结构的超疏水表面。通过表面组成测试和形貌观察分析了镁合金表面超疏水性的形成原因和电沉积过程。在一步电沉积过程中,表面在构造微纳粗糙结构的同时又结合了低表面能物质,简化了普通制备方法的复杂多步过程,而且缩短了制备时间,获得超疏水表面最短仅需1min。最佳的电沉积工艺参数为电沉积电压30 V,电沉积时间10 min,所制备的超疏水表面为凸胞状结构,其接触角为158.4°,滚动角为2°。超疏水表面在3.5 wt.%Na Cl溶液中极化和阻抗测试表明,超疏水表面明显提高了镁合金耐腐蚀性能。此外,超疏水表面具有优良的自清洁功能和化学稳定性。这种简便、高效、低成本又环保的制备方法可以为大规模制备具有自清洁功能的高耐腐蚀超疏水表面提供有效方法和思路并可以扩展到其他导电金属基体。