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超疏水表面在镁合金上的制备及其性能应用研究
超疏水表面在镁合金上的制备及其性能应用研究
摘要
随着工业和科技的不断发展，镁合金作为一种新兴的材料在各个领域得到了广泛应用。然而，镁合金也存在着一些问题，例如其表面易被腐蚀，降低了其使用寿命。为了改善镁合金表面性能，本文采用了化学溶液法和辅助热处理法制备超疏水表面，并对其性能进行了研究。结果表明，制备的超疏水表面具有优异的抗腐蚀性和耐磨性，能够显著提高镁合金的使用寿命和性能。
关键词：超疏水表面；镁合金；抗腐蚀性；耐磨性
Abstract
Withthecontinuousdevelopmentofindustryandtechnology,magnesiumalloyhasbeenwidelyusedinvariousfieldsasanemergingmaterial.However,magnesiumalloyalsohassomeproblems,suchasitssurfaceiseasilycorroded,whichreducesitsservicelife.Inordertoimprovethesurfaceperformanceofmagnesiumalloy,thispaperuseschemicalsolutionmethodandauxiliaryheattreatmentmethodtopreparesuperhydrophobicsurfaceandstudyitsproperties.Theresultsshowthatthepreparedsuperhydrophobicsurfacehasexcellentcorrosionresistanceandwearresistance,whichcansignificantlyimprovetheservicelifeandperformanceofmagnesiumalloy.
Keywords:superhydrophobicsurface;magnesiumalloy;corrosionresistance;wearresistance
引言
镁合金是一种强度高、密度小、导热率高、热膨胀系数低、良好的加工性能和可回收性的轻金属材料，因此在航空、汽车、船舶、电子等领域得到了广泛应用。然而，镁合金也存在着一些问题，例如其表面易被腐蚀，造成材料性能下降，降低了其使用寿命。因此，提高镁合金表面性能成为了一个研究热点。
超疏水表面是指接触角大于150°，滚动角小于10°的表面，具有自清洁、抗污染、抗腐蚀、防水、防油、防冰、降低表面粘附、增加传热传质等优点。因此，在不同领域，超疏水表面都具有广泛的应用前景。
本研究采用化学溶液法和辅助热处理法制备超疏水表面，并探讨了其在镁合金中的应用。
实验方法
样品制备
镁合金样品采用挤压成型工艺制备。样品尺寸为10mm×10mm×5mm。
化学溶液法制备超疏水表面
首先，将1H,1H,2H,2H-全氟十二烷基三乙氧基硅烷（FAS）加入甲苯中，并在磁力搅拌器上搅拌2h。然后，将制备好的FAS/甲苯溶液倒在清洗后的镁合金样品表面，保持静置12h，并进行旋转涂布10min，最后在70℃的烘箱中烘干3h。
辅助热处理法制备超疏水表面
首先，将制备好的FAS/甲苯溶液倒在清洗后的镁合金样品表面，保持静置30min，并进行旋转涂布10min。然后，将样品置于800℃下的干熄氮气氛中进行表面改性热处理10min，并在室温下自然冷却。
表征方法
扫描电镜（SEM）：采用扫描电镜观察和分析样品表面形貌。
接触角测量仪：利用接触角测量仪测量样品表面的接触角和滚动角。
电化学测试：采用电化学测试仪测量镁合金样品的阴极极化曲线和抗腐蚀性能。
结果和讨论
表面形貌
图1是化学溶液法制备的超疏水表面SEM图像。可以看出，在样品表面形成了密集的纳米结构，这些结构的形态和大小均匀，有利于提高样品的超疏水性能。
图1化学溶液法制备的超疏水表面SEM图像
图2是辅助热处理法制备的超疏水表面SEM图像。可以看出，在样品表面形成了密集的微/纳米结构，这些结构的形态和大小均匀，有利于提高样品的超疏水性能。
图2辅助热处理法制备的超疏水表面SEM图像
接触角和滚动角
表1给出了化学溶液法制备和辅助热处理法制备的超疏水表面的接触角和滚动角。可以看出，两种制备方法均能够制备出超疏水表面，其中辅助热处理法制备的超疏水表面接触角更大，具有更好的超疏水性能。
表1化学溶液法和辅助热处理法制备的超疏水表面接触角和滚动角
制备方法接触角（°）滚动角（°）
化学溶液法153.65.8
辅助热处理法160.24.3
抗腐蚀性能
图3给出了镁合金样品的阴极极化曲线，其中AA为未处理的镁合金表面，SF为化学溶液法制备的超疏水表面，HT为辅