2024铝合金表面超疏水涂层的制备及腐蚀行为研究

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铝合金具有比强度高、密度低和可加工性被广泛应用于各个领域,但在潮湿环境和含有氯化物或其他卤化物存在的情况下容易遭受点蚀,从而影响铝合金的使用寿命,增加产品的防护成本。为了解决这一问题,本文采用不同的预处理方法对铝合金表面进行改性,在表面制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)/硅藻土超疏水涂层,以提高硅藻土涂层与基体间的结合力,改善铝合金的耐蚀性能。通过研究铝合金表面阳极氧化、喷砂预处理时间以及稀土预处理的Ce Cl3溶液浓度对硅藻土涂层的表面形貌、润湿性、结合力和耐蚀性能的影响规律,分析了涂层的耐蚀机制,解释了微观结构演变过程对耐蚀性和结合力的影响规律。研究了在不同硅烷水解工艺下得到的硅藻土涂层的润湿性、机械稳定性和耐腐蚀性能,通过涂层在腐蚀溶液中的微观结构演变揭示了涂层的腐蚀机理。研究结果发现,具有表面粗糙结构的稀土转化膜和阳极氧化膜可以提高硅藻土涂层与基体的结合力和耐蚀性能。Ce Cl3溶液浓度、喷砂时间和阳极氧化时间对涂层中硅藻土的含量和涂层厚度产生了显著影响,进而改变涂层的耐蚀性和机械稳定性。喷砂时间为60s时制备的硅藻土涂层的厚度为52μm,与未处理之前相比厚度提高了一倍,结合力达到0级,耐蚀性能与未预处理之前相比没有明显变化;阳极氧化40min下制备的阳极氧化膜/硅藻土涂层的腐蚀电流密度为6.82×10-10A/cm~2,接触角达到163.04°,耐蚀性能和润湿性均得到提高。CeCl3溶液浓度为0.02mol/L,聚二甲基硅氧烷(PDMS)与硅藻土的比例为1:2、溶剂体积为15ml时所获涂层的接触角为156.08°,与基体相比,涂层的腐蚀电流密度减少了4个数量级,硅藻土与基体的结合力提升了两级,在Na Cl溶液中的有效保护时间为8天,具有良好的综合性能。在稀土转化膜表面添加硅烷偶联剂对PDMS/硅藻土涂层的耐蚀性和机械稳定性有显著的影响,KH560添加量为10%,水醇比为30:60时制得涂层的耐蚀性能和机械稳定性能明显提高,腐蚀电流密度从9.53×10-8 A/cm~2下降到2.15×10-11A/cm~2,结合性能达到0级。涂层在Na Cl溶液中浸泡8天后仍具有高阻抗膜值,能对铝基体产生更好的保护效果。
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