钢铁表面超疏水复合涂层的制备及其耐蚀性能研究

目的 在钢铁表面制备超疏水复合涂层,提高其耐蚀性能。方法 利用两步法,将45#钢片放在简单的镀锌溶液中（40 g/L ZnCl2,200 g/L KCl,20 g/L HBO3）进行直流电沉积,调节电沉积时间和电流密度,在钢片表面获得具有一定结构差异的镀锌层,然后使用0.05 mol/L的硬脂酸改性得到复合涂层。测试该涂层与水的接触角,使用SEM、XRD和FT-IR等技术对它们的形貌和化学组成进行表征和分析,通过测试极化曲线评价涂层的耐蚀性能。结果 随电沉积时间的延长和电流密度的增大,45#钢表面水的接触角先升高后降低。当电流密度为6 A/dm2,电沉积时间为20 min时,在钢片表面成功获得团簇颗粒状的微纳结构镀锌层,平均颗粒大小<20 μm,镀层厚度为40~50 μm。改性之后得到具有超疏水性能的复合涂层,水的接触角达155.4?,复合涂层的自腐蚀电流密度降低了一个数量级。结论 通过调节电沉积时间和电流密度可以在简单的镀锌溶液中制备得到具有微纳粗糙结构的锌镀层,经改性后获得具有超疏水性能的复合涂层。该复合涂层兼具牺牲阳极和超疏水性能,耐蚀性得到有效提高,可保护钢铁基体。     

碳钢表面电镀Ni-TiO2镀层硬脂酸修饰制备超疏水表面

目的 在碳钢基体上制备超疏水表面,提高碳钢的耐海水腐蚀性能。方法 采用恒电流沉积结合硬脂酸修饰的方法,在碳钢表面制备超疏水Ni-TiO2复合镀层。通过扫描电子显微镜（SEM）、EDS能谱分析、傅里叶红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）,对样品的形貌、化学组成及晶型结构进行分析。通过接触角测量仪、自清洁测试,对试样的表面润湿性及自清洁性进行分析。利用电化学工作站测量样品的电化学阻抗谱和极化曲线,从而对样品的耐蚀性进行评价。结果 制备的Ni-TiO2复合镀层呈球形微纳米粗糙结构。经硬脂酸修饰后,接触角高达160.99°,具有良好的超疏水性和自清洁性能。制备的超疏水Ni-TiO2复合镀层在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电流密度为2.42×10-8 A/cm2,腐蚀速率为2.84×10-4 mm/a,对裸碳钢的缓蚀效率为99.41%,具有优异的腐蚀保护作用。此外,在3.5%NaCl溶液中浸泡60天后,超疏水Ni-TiO2复合镀层的电荷转移电阻Rct变化很小,镀层没有破损,具有长期防腐蚀性能。结论 在碳钢表面通过恒电流电沉积结合硬脂酸修饰制备的超疏水表面,能长期有效地提高碳钢对海水的耐腐蚀性能。     

含疏水性液体微胶囊复合铜镀层的制备与性能研究

采用水相分离法制备了以甲基硅油为囊芯、聚乙烯醇为囊壁的疏水性液体微胶囊,并以其作为电沉积组分,研究渐变电流密度下的复合铜镀层电沉积工艺,对所制备的复合铜镀层表面微观形貌和疏水性进行表征,同时考察镀层在酸性腐蚀环境下对基体的保护效果。结果表明,所制备的含液体微胶囊复合铜镀层较纯铜镀层结晶更加致密;H₂O在其表面的润湿性下降,接触角从90° 增大至131°;复合镀层在1%(质量分数) H₂SO₄溶液中的自腐蚀电流密度较纯铜镀层降低3个数量级,自腐蚀电位由-0.63 V正移至-0.27 V,显示出良好的耐蚀性。     

超亲水/超疏水镍-纳米三氧化钨复合镀层的制备及特性分析

硬度高、寿命长、适用范围广的金属基自清洁表面的制备是国内外研究的热点和难点。以镍为金属基体,纳米三氧化钨（WO₃）作为功能性材料,采用复合电沉积法在金属基底上制备出超亲水或超疏水可选择的镍-纳米三氧化钨自清洁镀层。使用SEM、S-neox 三维光学轮廓仪、EDS、接触角测量仪等测量其表面形貌特征、力学性能、表面润湿性及光催化性能。结果表明：WO₃质量分数为17%时的镍-纳米三氧化钨复合镀层表面呈现典型的微纳米分级结构特征和超亲水润湿特性,并具有光催化降解甲基橙溶液能力;经氟化处理,复合镀层由超亲水转变为超疏水,接触角高达156.5°;经电化学刻蚀-氟化处理,复合镀层的疏水能力更强,光催化性更好;制备的复合镀层具备超亲水或超疏水特性,具有硬度高、与金属基体结合力大、光催化降解有机物等更加优异的自清洁性能。     

铜-石墨烯复合镀层表面自清洁防污薄膜研究

本文采用一步电沉积法在铜-石墨烯(Cu-GNS)复合镀层表面制备超疏水薄膜并研究其自清洁防污特性。当沉积电压达到15 V时,Cu-GNS复合镀层表面被多肉植物叶片状的粗糙结构完全均匀覆盖,接触角达到最大值152.3°,滚动角接近0°,实现了最佳的超疏水效果,赋予了复合镀层自清洁防污的性能。通过化学成分表征,确定了所制备薄膜的主要化学成分是低表面能物质十四酸铜,并分析其成膜反应机理。对经沉积薄膜后的Cu-GNS复合镀层进行自清洁防污测试,其表面没有被所浸液体污染,经过10次循环试验后表面依然没有残留液体,并且保持干燥,表明Cu-GNS复合镀层经沉积薄膜后,在实际应用中具有了出色的自清洁防污效果。     

超疏水Ni-P-Al2O3纳米复合镀层的制备及耐腐蚀性能研究

为提高45钢基体材料的耐腐蚀性能,采用电化学法与氟硅烷修饰相结合的方式在45钢基体表面制备超疏水Ni-P-Al2O3纳米复合镀层,并对镀层的表面形貌、晶相结构、表面粗糙度、润湿性及耐蚀性能进行了研究。结果表明:采用电沉积法制备的Ni-P-Al2O3镀层表面均匀、致密,且无明显气孔缺陷,接触角测试表明其表面达到了超疏水状态,而经电化学加工后,镀层表面形成不规则的微凹坑结构,表面粗糙度值明显增大。经电化学测试,与普通Ni-P-Al2O3镀层相比,超疏水Ni-P-Al2O3镀层的腐蚀电流密度、腐蚀速率均更小,表现出优异的耐腐蚀性能。     

电化学法制备铜基超疏水结构及其耐蚀性能研究

目的改善铜在海洋环境中的耐腐蚀性能。方法将化学刻蚀与电化学氧化成膜相结合,在金属铜表面制备超疏水结构,采用单因素实验分别考察了硬脂酸浓度、苯并三氮唑浓度、电沉积电压以及电沉积时间对所制备表面结构接触角的影响规律,通过动电位极化曲线和电化学阻抗谱研究了铜基超疏水结构在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能。结果当硬脂酸浓度为0.02 mol/L,苯并三氮唑质量浓度为40 mg/L,电沉积电压为8 V,腐蚀时间为12 h时,所制备的铜基超疏水膜接触角达到了158°,滚动角为3°。动电位极化测试表明,超疏水表面同时抑制了阳极和阴极反应,经超疏水处理的铜在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电流密度相比未经处理时减小了约2个数量级,缓蚀效率高达99%。电化学阻抗结果表明,电荷转移电阻由1.61 kΩ·cm~2增大至41.3 kΩ·cm~2,铜基超疏水膜具有优异的耐蚀性能。结论通过化学刻蚀与电化学氧化成膜可在铜表面构筑超疏水结构,使其在海洋环境下具有优异的耐蚀性能。     

阳极氧化法构筑的铝基超疏水表面及其耐蚀性能

通过接触角测量仪、扫描电镜、红外光谱、电化学工作站对经阳极氧化及低表面能物质修饰相结合处理的7075铝合金的表面的形貌、化学成分和耐蚀性能进行了表征。结果表明:阳极氧化法构筑的珊瑚状微纳结构和低表面能十四酸的协同效应赋予了7075铝合金表面超疏水性能。当草酸浓度40 g/L、电流密度20 A/dm²、阳极氧化时间10 min时,获得的铝合金超疏水表面接触角最大,为152°,耐蚀性能最好,腐蚀速率比铝合金基体降低了4个数量级,同时具有优异的防污和自清洁性能。     

316L不锈钢表面超疏水微纳镍镀层定向电沉积工艺优化研究

利用定向电沉积技术在316L不锈钢表面设计制备了一种超疏水微纳镍镀层,通过对电沉积参数的优化,获得最佳电沉积工艺参数:初次电沉积电流密度5 A·dm~(-2),电沉积时间为480 s,结晶调节剂浓度为1.5 mol/L;二次电沉积条件为10 A·dm~(-2),60s。借助SEM、XRD、电化学测试技术、接触角测试对涂层进行表征,结果表明制备的316L不锈钢表面镍镀层阵列微纳结构具有典型的花瓣状分级结构和较好的超疏水性能,镍镀层阵列微纳结构由具有(110)择优取向晶面的针锥阵列结构组成,随着二次电沉积电流密度的增大,镍镀层阵列微纳结构的生长经历从针锥向花瓣结构转变。     

喷射电沉积制备超疏水复合涂层及其耐腐蚀性能研究

采用两步法实现金属铜表面的超疏水化,首先采用喷射电沉积法在金属铜表面获得微纳米复合粗糙结构,然后利用0.03 mol/L的肉豆蔻酸-乙醇溶液疏水化改性得到超疏水复合涂层。利用接触角测量仪、SEM、XRD和FT-IR(傅里叶变换红外光谱仪)表征超疏水层的润湿性、微观形貌和化学成分。测试极化曲线,分析试样的耐腐蚀性。结果表明:当电流密度400 A/dm2、扫描速度14 mm/min和电解液流量1.6 L/min时可在预沉积层上制备得到具有微纳粗糙结构的镀层。经改性后获得超疏水表面,接触角达到154.7°。超疏水表面具有耐腐蚀性能,可为基体提供防护作用。     

自相似双层结构自修复超疏水涂层的制备及性能

目的 研究自修复超疏水复合涂层的制备工艺及自修复性能.方法 将环氧树脂、中性硅酮胶和疏水纳米SiO2混合制得涂料底层,纳米SiO2与无水乙醇混合得到涂料面层,采用两步浸涂法在载玻片表面制备出具有自修复功能的自相似双层超疏水涂层.利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和接触角测量仪,对复合涂层的微观形貌、分子结构和润湿...     

耐久超疏水涂层的制备及其防冰防腐自清洁性能

超疏水涂层在防结冰、防腐蚀等领域具有广阔的应用前景,然而目前仍无法大规模制备稳定的超疏水表面。提出一种操作简单、成本低廉的方法,在铝合金基材上通过一步喷涂法制备出耐磨超疏水涂层。首先在铝合金基体表面涂覆环氧树脂粘结层,待其达到半固化状态时,喷涂硬脂酸修饰的微米 SiO₂ 和纳米 TiO₂ 粒子混合悬浮液,固化后该涂层与水的接触角为~ 155.4°,滚动角为~3°,实现了超疏水性。试验结果表明,该超疏水涂层具有较好的耐磨耐久性,在胶带剥离、砂纸摩擦、 紫外光长时间照射以及不同 pH 液滴等多种测试条件下仍具有良好的超疏水性。此外,此超疏水涂层在极端寒冷的天气下可以显著延缓水的冻结时间。环氧树脂和疏水颗粒的协同防腐作用使超疏水涂层在海水中表现出良好的防腐蚀性能。所制备的超疏水涂层还具有优异的自清洁特性,且因 TiO₂ 粒子本身的光降解性能,该涂层还可用于光降解污染物和净化水质。这种简单、环保的超疏水涂层在防结冰、防腐蚀等方面具有潜在的应用前景,可为克服传统超疏水表面使用耐久性差的问题提供解决思路。     

One-step electrodeposition to fabricate robust superhydrophobic silver/graphene coatings with excellent stability

A facile method was proposed to prepare stretchable silver-based composite coatings with excellent conductivity and stability for flexible electronics. Silver coating was firstly deposited on thermoplastic polyurethane (TPU) elastomer rubber surface via two-component spraying technique, then the superhydrophobic surface was obtained by one-step electrodeposition of cerium compounds (CeM) and graphene nanosheets (GNS) to produce Ag/CeM/GNS composite coatings. The obtained Ag/CeM/GNS composite coatings maintained high conductivity after experiencing bending cycles and stretching cycles. Furthermore, the as-prepared Ag/CeM/GNS composite coatings showed excellent self-cleaning and anti-fouling properties, and the corrosion resistance has improved significantly compared to the original Ag coating. In addition, the Ag/CeM/GNS composite coatings could drive the circuit normally in the states of tensile, bending and twisting deformation, showing excellent mechanical stability and applicability. As a result, it is believed that the prepared Ag/CeM/GNS composite coatings with excellent conductivity and stability have promising applications for flexible electronics in harsh conditions.     

光催化型超疏水自清洁涂层研究现状

光催化型超疏水自清洁涂层是在超疏水涂层的基础上通过物理、化学方法复合光催化材料获得光催化性能，使涂层可以在光照作用下将有机附着物进行分解并通过超疏水表面达到自清洁的效果。本文对国内外光催化型超疏水自清洁涂层的构建方式进行总结，将其归纳为表面构造法、共混法、包覆法3类，构造方法的不同对涂层性能的影响方面也有所区别。与单一功能的超疏水涂层相比光催化型超疏水自清洁涂层更能解决实际应用中所面临的问题。此外，本文对光催化型超疏水自清洁涂层的相关性能进行了横向对比，对影响涂层性能较为关键的耐久性能进行了整体的整理分析，并归纳了目前研究当中的光催化型超疏水自清洁涂层的机械耐磨性、耐腐蚀性、耐冲击性和自愈性能，分析了其耐久性提升机制。最后，对光催化型超疏水自清洁涂层未来的应用前景进行了展望，建议从超疏水-光催化协同作用机制、基底结合强度提升、成本控制和复合涂层自修复等方面对光催化型超疏水自清洁涂层进行研究。     

Electroplated super-hydrophobic Zn-Fe coating for corrosion protection on magnesium alloy

A superhydrophobic Zn-Fe alloy coating was prepared on the surface of a reactive magnesium alloy using a simple, low-cost, eco-friendly method. Firstly, the Zn-Fe coating was obtained in a neutral glycerol Zn-Fe plating solution, which is green, compositionally stable, and non-corrosive to the equipment. And then the superhydrophobic surface with a flower-like microstructure was obtained by grafting myristic acid onto the Zn-Fe coating via a chelation reaction. The water contact angle was >150° and the rolling angle was 3°-4°. The corrosion rate of the two groups of superhydrophobic magnesium alloy samples with electrodeposition time of 30 and 50 min, respectively, was reduced by about 87% compared to that of the bare magnesium alloy. The prepared superhydrophobic coatings exhibit high performance in self-cleaning, abrasion resistance, and corrosion resistance.     

镁合金表面防腐蚀超疏水涂层制备研究进展

镁合金是一种有发展前途的绿色工程金属材料，但其较差的抗腐蚀性能限制了它的大规模应用。对镁合金表面进行超疏水处理，能够极大地提高镁合金的耐腐蚀性能。当超疏水试样浸泡在腐蚀溶液中时，该结构将在腐蚀介质中形成固-气-液界面层，减少镁合金表面与腐蚀介质之间的接触面积，从而降低腐蚀速度。超疏水表面需要满足微纳米结构和低表面能2个必要条件。可以采用二步法或一步法在镁合金表面制备超疏水表面，详细介绍了在镁合金表面构造微纳米结构的方法，包括激光处理、机加工、化学刻蚀、化学镀、电化学沉积、阳极氧化、微弧氧化、水热合成和喷涂等方法。超疏水表面一旦受到机械损伤，微纳米结构无法满足条件，超疏水表面的“气垫效应”消失，腐蚀介质就会直接与微纳米结构接触，因此需要保证构建的微纳米粗糙结构对镁基体具有良好的保护作用并具有自愈功能。通过制备复合涂层，提高下层微纳米结构的自愈合性能，上层涂层的超疏水性与下层涂层的良好物理屏障能力的协同效应可以改善涂层的长久耐腐蚀性能。综述了在镁合金上制备具有良好耐腐蚀性能的复合超疏水表面的方法，并对镁合金超疏水表面防护技术的研究方向进行了展望。     

石墨烯颗粒对Ni-Co-石墨烯复合镀层的表面性能影响

为了得到性能更加优异全面的复合镀层,使用复合电沉积技术制备不同石墨烯颗粒大小的Ni-Co-石墨烯复合镀层,并制备了Ni-Co合金镀层。测试镀层的表面形貌,相结构,显微硬度,耐磨性和耐蚀性能。结果显示,石墨烯在电沉积中很好的嵌入到了镀层基质中,而且石墨烯的存在并没有改变镀层基质的晶体结构;石墨烯的填加增加了复合镀层的显微硬度,最高可达805HV;降低了复合镀层的摩擦系数,在一定程度上减少了粘着磨损的面积;复合镀层的自腐蚀电流密度可以降低到1.0905×10-5A/cm2,低于Ni-Co合金镀层的自腐蚀电流密度。说明了石墨烯的添加增强了复合镀层的硬度,耐磨性和耐蚀性。     

铝表面超疏水复合涂层的制备及其表面性能

目的 通过在纯铝表面构筑超疏水涂层,优化金属铝表面,并强化其应用性能。方法 采用阳极氧化法在铝表面构筑具有纳米孔洞的Al2O3薄膜,再利用全氟癸基三乙氧基硅烷修饰表面,得到超疏水复合涂层,并研究氧化电位和表面修饰时间对纳米结构的构筑及疏水性能的影响,研究超疏水复合涂层表面润湿性、防污、自清洁和抗结冰性能。结果 控制阳极氧化条件,在氧化电位为16～18V、氧化时间为1h时,得到1～2μm的“花瓣”聚集叠加成的多级粗糙结构。通过6 h的表面修饰,得到了接触角为163.6°的超疏水性复合膜层。进一步对该超疏水膜层的性能进行分析发现,经超疏水膜层修饰后铝具有优异的防污性能;相较于纯铝,经超疏水膜层修饰后铝片的电化学阻抗模值高达105?·cm2,而电流密度仅为1.81×10-9 A/cm2;在高温和低温环境下,超疏水膜层均能保持超疏水性能;经砂纸来回打磨200 cm后,膜层的接触角仍大于150°。结论 经阳极氧化纯铝得到具有多级粗糙结构的阳极氧化膜,并通过表面修饰可制备接触角高达163.6°的超疏水性复合膜层。该超疏水复合涂层具有优异的耐腐蚀性、自清洁性、耐污染性,以及良好的耐蚀性、机械稳定性和...     

钛酸铁钠晶须/FEVE复合涂层的制备及其耐磨防腐性能

目的为提升氟碳涂层的耐磨和防腐性能。方法采用KH550对钛酸铁钠晶须进行改性,并将改性晶须分散于氟碳树脂(FEVE)中,制备钛酸铁钠晶须/FEVE复合涂层。采用红外光谱、接触角、光学显微镜、金相显微镜和扫描电镜等表征方法,分析了改性前后钛酸铁钠晶须的变化及其在树脂中的分散性。采用电化学交流阻抗研究了涂层在模拟海水中的电化学腐蚀行为。采用摩擦磨损试验机研究了涂层的摩擦学性能。结果钛酸铁钠晶须经改性后,接触角由14.5°增大为111°,呈现出优异的疏水性,能够均匀分散于FEVE中。交流阻抗测试结果表明,复合涂层的防护性能随晶须含量的增加呈现先提升后降低的趋势,当晶须质量分数为10%时,复合涂层的电化学阻抗高达1011?·cm2,优于纯氟碳涂层,呈现出优异的耐腐蚀性能。晶须含量过高时,因晶须交联形成网络结构而降低了涂层的防腐性能。钛酸铁钠晶须的添加同时大幅提升了FEVE涂层的耐磨性能,晶须质量分数为5%的复合涂层表现出最优的摩擦学性能,体积磨损量低至0.0164mm3,较纯FEVE涂层提升11.2倍。结论钛酸铁钠晶须/FEVE复合涂层具备优异的耐磨防腐性能,能有效降低实际工况中的涂层损伤,延长涂层的使用寿命。