【摘 要】
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镁合金产量巨大,性能优异,具有质轻、低密度、高比强度、生物相容性优良等优点。但是合金性质活跃,易腐蚀,这极大地限制了它在生产和生活中的应用和发展。因此使用表面处理技术增强镁合金耐蚀性能非常重要。本文分别制备双组分复合硅烷涂层、氧化石墨烯硅烷复合涂层和织构化的氧化石墨烯硅烷复合涂层以增强合金耐腐蚀能力。采用扫描电镜、三维轮廓仪、X射线光电子能谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪、接触角测量仪对涂层
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镁合金产量巨大,性能优异,具有质轻、低密度、高比强度、生物相容性优良等优点。但是合金性质活跃,易腐蚀,这极大地限制了它在生产和生活中的应用和发展。因此使用表面处理技术增强镁合金耐蚀性能非常重要。本文分别制备双组分复合硅烷涂层、氧化石墨烯硅烷复合涂层和织构化的氧化石墨烯硅烷复合涂层以增强合金耐腐蚀能力。采用扫描电镜、三维轮廓仪、X射线光电子能谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪、接触角测量仪对涂层表面成分、形貌和润湿性能等进行表征,利用电化学工作站分别对涂层的电化学性能进行测试。具体的研究结果如下:(1)在镁合金表面制备双组分硅烷涂层。选用的硅烷分别是双[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物(BTESPT)和不同烷基链长的三甲氧基硅烷。探究烷基链长对双组分硅烷涂层耐蚀性能的影响。总结硅烷烷基链长的影响。结果表明:当BTESPT和十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)摩尔比为1:2时,所制得双组分硅烷涂层的耐蚀性能最好,且优于单组分和其他的双组分硅烷涂层。这是因为链长最大的OTMS硅烷具有高密度的CH2,BTESPT硅烷具有-S-S-S-S-链,大大提高了涂层疏水性,同时硅烷涂层中也存在大量的硅氧烷网络。因此,BTESPT/OTMS双组分硅烷涂层能为镁合金基体提供很好的保护。(2)在前期研究的基础上,结合自组装技术和旋涂法,在镁合金表面制备APS-GO/BTESPT/OTMS复合涂层,BTESPT和OTMS杂化的GO进一步改善了涂层的耐蚀性能。所制备的复合涂层Mg-APS-GO/BTESPT/OTMS显示最好的疏水能力和耐腐蚀性能。复合涂层的Ecorr为-0.739 V,相比于镁合金基体增加713 m V;icorr为6.682×10-7 A·cm-2,相比于镁合金基体减少了近3个数量级,腐蚀速率Pi是0.01526837。外层的BTESPT和OTMS硅烷有着-S-S-S-S-链和高密度的CH2提高了涂层的疏水性,从而避免了水在涂层表面的大量吸附。表面疏水性、硅氧烷网络和GO的阻隔作用延缓了腐蚀性介质的渗透,增强了镁合金的耐蚀性能。(3)在前期研究的基础上,结合激光刻蚀法,在镁合金表面成功地制备了织构化的氧化石墨烯硅烷复合涂层。镁合金表面的织构化处理提高了基体的表面粗糙度,并塑造了织造结构,增强了对复合涂层的粘附。激光刻蚀沟槽间距为0.05mm,基体表面纹理为网格状时,所制备的织构化的氧化石墨烯硅烷复合涂层有着最好的的疏水能力和耐腐蚀性能。其水接触角约为140°,自腐蚀电位为-0.41V,自腐蚀电流密度是9.189×10-8A·cm-2。
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