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镁合金表面耐蚀性溶胶-凝胶膜层的制备与修复研究
摘要：
本文介绍了一种利用溶胶-凝胶法制备和修复镁合金表面耐蚀性膜层的方法。首先，我们制备了一种含有不同浓度的硅酸钠的溶液作为前驱体。接着，在镁合金表面形成一层前驱体的定向吸附层。通过凝胶化和烘干这些定向吸附层，我们得到了一层均匀的硅酸钠凝胶膜层。在硅酸钠膜层的基础上，我们进一步利用二氧化钛和氮化硅制备了复合膜层，以实现更好的防腐性能。最后，我们测试了这些膜层的防腐性能，并验证了利用本方法修复损坏的膜层的可行性。
1引言
镁合金作为一种新型轻质高强度材料应用越来越广泛。然而，由于镁合金的化学反应较为活泼，很容易被腐蚀，导致其应用范围受到限制。为了改善镁合金的耐腐蚀性，研究人员不断探索不同的防腐技术，其中表面涂层技术是一种有效的方法。传统的涂层技术需要较高的温度和压力，制备成本较高，并且普遍存在附着力差、耐腐蚀性差等问题。为了克服这些问题，研究人员提出了一种新的涂层制备技术——溶胶-凝胶法。这种方法具有制备过程简单、成本低、生成膜层均匀等优点，逐渐受到研究人员的青睐。本文旨在探讨利用溶胶-凝胶法制备和修复镁合金表面耐蚀性膜层的方法。
2实验
2.1实验材料
本实验中使用的材料包括：
（1）硅酸钠（Na2SiO3），AlfaAesar，纯度≥99%；
（2）氮化硅（Si3N4），AlfaAesar，纯度≥99.9%；
（3）二氧化钛（TiO2），AlfaAesar，纯度≥99.9%；
（4）镁合金片，纯度≥99%。
2.2实验步骤
2.2.1制备硅酸钠溶液
我们制备了不同浓度（0.025、0.05、0.1、0.2、0.3M）的硅酸钠溶液。具体操作步骤如下：
（1）取一定量的硅酸钠粉末，加入去离子水中，搅拌至完全溶解。
（2）使用pH计调节溶液的pH值至9，使其保持稳定。
（3）再次搅拌，将溶液过滤，去除其中的杂质。
2.2.2制备硅酸钠凝胶膜层
（1）在镁合金表面形成一层前驱体的定向吸附层。将镁合金片浸泡在不同浓度的硅酸钠溶液中，经过一定时间，将其拿出进行烘干或自然晾干。
（2）通过凝胶化和烘干这些定向吸附层，我们得到了一层均匀的硅酸钠凝胶膜层。
2.2.3制备复合膜层
在硅酸钠膜层的基础上，我们进一步利用二氧化钛和氮化硅制备了复合膜层，以实现更好的防腐性能。具体步骤如下：
（1）将硅酸钠膜层浸泡在0.01M的TiCl4溶液中，保持反应时间为2h。沉积形成的二氧化钛前驱体通过水解反应转变为二氧化钛结晶成分，生成了二氧化钛膜层。
（2）在氮气气氛下，将硅酸钠膜层浸泡在0.01M的SiCl4溶液中，反应时间为1h。沉积形成的氮化硅前驱体通过烧结反应转变为氮化硅结晶成分，生成了氮化硅膜层。
2.3测试
我们测试了这些膜层的防腐性能。具体的测试过程如下：
（1）表面形貌分析：利用扫描电镜观察膜层的形貌和表面形貌特征。
（2）腐蚀性能测试：采用电化学测试方法，在3.5%NaCl溶液中测试膜层的腐蚀性能。
（3）膜层修复测试：在人工模拟腐蚀条件下，逐步刻蚀膜层，然后使用我们的修复方法进行修复，测试修复效果。
3结论
通过溶胶-凝胶法，我们成功制备了一种均匀、厚度可控的硅酸钠凝胶膜层，进一步通过二氧化钛和氮化硅形成复合膜层，使其防腐性能更强。测试结果表明，这些膜层都具有良好的耐腐蚀性能，并且通过我们的方法成功修复了损坏的膜层。因此，本研究结果为镁合金表面涂层提供了一种新的方法，具有实际应用价值。