蔣 曉,郭瑞光,唐長(zhǎng)斌

(1 西安建筑科技大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院，西安 710055； 2 西華師范大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，四川 南充 637009；3 西安建筑科技大學(xué) 冶金工程學(xué)院，西安 710055)

硬脂酸改性鎂合金鈰釩轉(zhuǎn)化膜的制備與性能

蔣 曉1,2,郭瑞光1,唐長(zhǎng)斌3

(1 西安建筑科技大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院，西安 710055； 2 西華師范大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，四川 南充 637009；3 西安建筑科技大學(xué) 冶金工程學(xué)院，西安 710055)

采用硬脂酸對(duì)鎂合金鈰釩轉(zhuǎn)化膜進(jìn)行改性處理。利用掃描電鏡、接觸角測(cè)試儀、X射線能譜儀和紅外光譜儀對(duì)改性膜層的微觀結(jié)構(gòu)、表面潤(rùn)濕性能以及化學(xué)組成進(jìn)行分析，并通過(guò)防黏附和電化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究膜層的自清潔行為以及耐腐蝕性能。結(jié)果表明：硬脂酸對(duì)鈰釩轉(zhuǎn)化膜的改性處理，不僅對(duì)轉(zhuǎn)化膜的裂紋起到修補(bǔ)作用，并且通過(guò)接枝硬脂酸的疏水長(zhǎng)鏈?zhǔn)垢男阅颖砻孓D(zhuǎn)化為超疏水性。8h常溫浸泡后得到的改性膜層，表面接觸角達(dá)154.6°，并表現(xiàn)出良好的自清潔性；耐腐蝕能力與原鈰釩轉(zhuǎn)化膜相比，膜層電阻Rcoat提高25倍，自腐蝕電流密度icorr降低2個(gè)數(shù)量級(jí)，其耐蝕性能得到顯著提升。

鎂合金；硬脂酸；轉(zhuǎn)化膜；超疏水；耐蝕性

鎂合金由于具有密度小，比強(qiáng)度和比剛度高，導(dǎo)熱性、切削加工性、鑄造性能好，電磁屏蔽能力、減振性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于汽車、航空、計(jì)算機(jī)、通訊等領(lǐng)域。然而由于其耐腐蝕性差制約了其廣泛的使用[1]。化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理技術(shù)因其操作簡(jiǎn)單、能耗低、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于鎂合金表面處理。由于六價(jià)鉻酸鹽使用受到限制，采用磷酸、植酸、稀土鹽、釩酸鹽[2]等的轉(zhuǎn)化膜處理技術(shù)被相繼開(kāi)發(fā)。并且，這些轉(zhuǎn)化膜對(duì)鎂合金的防護(hù)特性也被深入探討。

鎂合金表面化學(xué)轉(zhuǎn)化膜由于反應(yīng)析氫、干燥脫水或相變應(yīng)力等原因一般會(huì)造成膜開(kāi)裂，影響轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性能。所以，一些學(xué)者對(duì)鎂合金轉(zhuǎn)化膜的封閉/改性處理進(jìn)行了研究。Castano等[3]將獲得的鈰鹽轉(zhuǎn)化膜進(jìn)行磷酸化處理后膜層更加致密，表面裂紋量大幅減少，裂紋寬度也明顯減小，改性后耐蝕性能有所提升。Gao等[4]在AZ31鎂合金上制備的植酸轉(zhuǎn)化膜裂紋嚴(yán)重，利用鈰鹽對(duì)轉(zhuǎn)化膜進(jìn)行后處理，植酸轉(zhuǎn)化膜上部分溶解下來(lái)的植酸根的活性基團(tuán)可與Ce(Ⅲ)發(fā)生絡(luò)合，形成螯合物將裂紋覆蓋，顯著提高了膜層的耐蝕能力。在本課題組的前期研究中結(jié)合鈰鹽和釩酸鹽制備出的鈰釩轉(zhuǎn)化膜，主要由含Ce(Ⅲ)、V(Ⅴ)的氧化/氫氧化物組成，以及含有MgO、Mg(OH)2和很少量Ce(Ⅳ)氧化/氫氧化物組成，鹽霧實(shí)驗(yàn)和電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明該轉(zhuǎn)化膜表現(xiàn)出良好耐腐蝕性能[5]。但是鈰釩轉(zhuǎn)化膜同樣存在裂紋問(wèn)題影響膜層耐蝕性，因此，本課題組為了減少或封閉裂紋、提高膜層耐蝕能力開(kāi)展了進(jìn)一步的研究。

近幾年，鎂合金防腐技術(shù)發(fā)展中興起的一種表面處理方法是在鎂合金表面制備有機(jī)超疏水膜，不僅能有效防腐，還具有耐污和自清潔性能。由于鎂合金含有多種相，它們的化學(xué)活性也不一樣，一般先要進(jìn)行酸蝕/堿蝕[6,7]，或利用Ag，Co，Ni等試劑[8-10]在鎂合金表面制備微納米粗糙結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)低表面能的物質(zhì)進(jìn)行改性處理以獲得超疏水表面。單純的有機(jī)超疏水膜由于具有較高的化學(xué)和電化學(xué)活性，在含鹽、弱酸和弱堿溶液中均較易腐蝕；因此，一些學(xué)者將氧化膜、微弧氧化膜、鈍化膜等與有機(jī)疏水改性處理[11-14]結(jié)合，該方法省去了疏水膜制備過(guò)程中繁復(fù)且昂貴的前處理，且在保持超疏水性的同時(shí)能有效提高膜層耐蝕性?；谝陨涎芯勘尘?，本工作對(duì)AZ31鎂合金鈰釩轉(zhuǎn)化膜表面進(jìn)行硬脂酸改性處理，通過(guò)獲得改性超疏水膜以改善其耐蝕性能，并對(duì)所處理轉(zhuǎn)化膜的表面微觀形貌、化學(xué)組成、自清潔性能和耐蝕性能進(jìn)行表征和分析，為優(yōu)化鎂合金表面轉(zhuǎn)化膜提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

采用30mm×30mm×1mm 的山西銀光華盛鎂業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)的 AZ31 鎂片，主要化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)：Mg 95.75%，Al 2.96%，Zn 0.93%，Mn 0.33%，其余為Fe，Si，Cu，Ni。

1.2 成膜方法

實(shí)驗(yàn)工藝流程為：鎂合金打磨→無(wú)水乙醇清洗→水洗→化學(xué)轉(zhuǎn)化成膜處理→水洗→冷風(fēng)吹干→硬脂酸(Stearic Acid, SA)后處理→無(wú)水乙醇清洗→晾干。其中，化學(xué)轉(zhuǎn)化處理工藝條件為：硝酸鈰(Ce(NO3)3·6H2O)4.0g/L，偏釩酸鈉(NaVO3)2.4g/L，pH 2.5，溫度50℃，反應(yīng)時(shí)間20min。硬脂酸(SA)后處理工藝條件為：10g/L硬脂酸的乙醇溶液，常溫，反應(yīng)8h。

1.3 性能測(cè)試

采用FEI Quanta 650環(huán)境掃描電鏡(SEM)對(duì)膜層表面形貌進(jìn)行觀察。其工作電壓為3～5kV。元素成分由Oxford INCA X射線能譜(EDS)測(cè)得。利用SL200A接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)量鎂合金表面不同狀態(tài)時(shí)的接觸角。應(yīng)用NEXUS 470傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)分析膜層的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)。利用PARSTAT 2273電化學(xué)工作站對(duì)Tafel極化曲線和交流阻抗譜 (EIS)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試裝置采用三電極體系，參比電極為Ag/AgCl電極，輔助電極為鉑電極，試樣為工作電極，腐蝕介質(zhì)為由去離子水和分析純NaCl配制而成的3.5%NaCl溶液。在測(cè)試極化曲線時(shí)，要先進(jìn)行OCP-t曲線測(cè)試，待體系穩(wěn)定后才開(kāi)始測(cè)試掃描。掃描范圍為相對(duì)于開(kāi)路電位(OCP)±450mV，掃描速率為 1mV/s。數(shù)據(jù)采集軟件為Powersuit-Powersine。對(duì)于交流阻抗(EIS)測(cè)試，不施加偏置電壓，在開(kāi)路電位上施加振幅10mV 的正弦波電壓信號(hào)。測(cè)試范圍為100kHz～10mHz。經(jīng)4h浸泡待體系穩(wěn)定后測(cè)試。數(shù)據(jù)采集軟件同為Powersuit-Powersine，阻抗譜數(shù)據(jù)分析擬合軟件為ZsimpWin。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 硬脂酸改性膜層外觀與形貌特征

圖1 鈰釩轉(zhuǎn)化膜經(jīng)不同時(shí)間硬脂酸改性處理后的照片F(xiàn)ig.1 Digital images at the surface of the SA modified Ce-V conversion coating for different treatment time

圖1所示為硬脂酸處理前后鈰釩轉(zhuǎn)化膜的外觀。從整體看，鈰釩轉(zhuǎn)化膜經(jīng)硬脂酸改性后，成膜均勻，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，膜層顏色越來(lái)越淺。在未改性的膜層上，水滴散開(kāi)，明顯為親水狀態(tài)。而改性后，水滴在膜層表面呈球狀，說(shuō)明經(jīng)過(guò)硬脂酸改性后膜層表面為疏水狀態(tài)。

圖2為不同時(shí)間硬脂酸改性處理后的鎂合金表面形貌圖。未處理前，如圖 2 (a)，(b)中所示，轉(zhuǎn)化膜表面由大量球形顆粒堆積，并具有網(wǎng)狀微裂紋。這種微納米級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)有利于長(zhǎng)鏈烷基修飾后而得到較大接觸角的疏水膜層。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為30min，膜層表面覆蓋一些白色物質(zhì)(圖 2 (c))。隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，膜層表面白色物質(zhì)覆蓋率逐漸增加(圖2(c)～(i))，并越來(lái)越均勻，裂紋寬度也隨反應(yīng)時(shí)間減小。在高放大倍數(shù)的形貌圖可觀察到，與未經(jīng)過(guò)硬脂酸處理的膜層相比，處理后膜層形貌發(fā)生較大變化。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為1h，球狀顆粒由“足球”狀轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙z球”狀(圖 2(e))，到8h時(shí)，幾個(gè)“椰絲球”連在一起形成菜花狀形貌(圖 2(i))。由圖 2 可知，不同反應(yīng)時(shí)間的硬脂酸改性處理后，膜層產(chǎn)生不同的微觀形貌；同樣，由于微觀形貌的變化，表面靜態(tài)接觸角也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化。圖2中插圖顯示了不同處理時(shí)間對(duì)表面靜態(tài)接觸角的影響。從圖中可以明顯觀察到硬脂酸改性試樣表面靜態(tài)接觸角隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)先快速增大后保持穩(wěn)定。處理8h后接觸角達(dá)到最大，為154.6°。所以，硬脂酸改性處理不僅對(duì)原有膜層的裂紋起到修補(bǔ)作用，而且使得改性后膜層表面轉(zhuǎn)變?yōu)槌杷浴２⑶?，由上述形貌觀察和接觸角測(cè)試結(jié)果可知，硬脂酸改性處理8h獲得的膜層性能最佳，以下改性膜層測(cè)試分析對(duì)象均指8h硬脂酸乙醇溶液浸泡所制備的膜層。

圖2 不同時(shí)間硬脂酸改性處理后膜層表面形貌與接觸角 (a),(b)0h；(c)0.5h；(d),(e)1h；(f)3h；(g)5h；(h),(i)8hFig.2 Surface morphology and contact angle of SA modified process after different treatment time(a),(b)0h;(c)0.5h;(d),(e)1h;(f)3h;(g)5h；(h),(i)8h

圖3 硬脂酸改性處理膜層表面信息 (a)SEM圖；(b)相應(yīng)的EDS譜圖Fig.3 Surface information of the SA modified coating (a)SEM image;(b)corresponding EDS spectrum

2.2 硬脂酸改性膜層成分分析

圖3(a)為硬脂酸改性膜層的形貌圖，其相應(yīng)的EDS譜圖如圖3(b)所示。從圖中可知膜層主要由C，Mg，Ce，V，O元素組成，說(shuō)明膜層不僅含有化學(xué)轉(zhuǎn)化處理后形成的Mg，Ce，V的氧化物，還含有硬脂酸中的COO—，—CH2等價(jià)鍵。為了進(jìn)一步證明CH3(CH2)16COO—與鈰釩轉(zhuǎn)化膜的結(jié)合，用FTIR對(duì)硬脂酸與改性前后膜層的化學(xué)官能團(tuán)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如圖 4所示。硬脂酸紅外光譜中，2920cm-1和2850cm-1分別為—CH2—的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰和對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，在1700cm-1處是—COO—的吸收峰，在1465cm-1處的峰對(duì)應(yīng)為-CH2的不對(duì)稱變形振動(dòng)吸收峰[6,10,13]。改性前的轉(zhuǎn)化膜層的紅外譜圖只在約3600～2500cm-1處存在很寬的峰，這是由轉(zhuǎn)化膜層中金屬結(jié)合的—OH伸縮振動(dòng)以及分子間締合作用造成的，而譜圖中沒(méi)有其他官能團(tuán)的吸收峰出現(xiàn)；對(duì)于硬脂酸改性膜層，其紅外光譜除了在約3600～2500cm-1處同樣出現(xiàn)了與未改性轉(zhuǎn)化膜相似的寬峰，且—COO—的吸收峰紅移至1640cm-1，這是由于硬脂酸的羧基與鈰釩轉(zhuǎn)化膜上的金屬氫氧化物(Ce，V，Mg)的氫氧鍵結(jié)合產(chǎn)生了—COO—Ce，—COO—V，—COO—Mg等價(jià)鍵。這表明CH3(CH2)16COO—通過(guò)化學(xué)鍵成功接枝到鈰釩轉(zhuǎn)化膜表面上[6,10,14,15]。正是由于鈰釩轉(zhuǎn)化膜的微納米粗糙結(jié)構(gòu)以及化學(xué)接枝的疏水長(zhǎng)鏈的存在，使得改性后膜層呈現(xiàn)出超疏水特性。并且，化學(xué)鍵合作用使得超疏水具有良好的穩(wěn)定性，其在室溫下室內(nèi)放置3個(gè)月后，其靜態(tài)接觸角一直維持在150°以上。

圖4 硬脂酸改性前后膜層表面和硬脂酸的紅外光譜Fig.4 FTIR spectra of the coating before and after SA modification and stearic acid

2.3 硬脂酸改性膜層的自清潔性能

以200目左右的木屑覆蓋鈰釩轉(zhuǎn)化膜試樣與硬脂酸改性膜層試樣，以水滴滾動(dòng)時(shí)帶走木屑的效果評(píng)價(jià)兩種試樣的自清潔性能。圖5為水滴帶走鈰釩轉(zhuǎn)化膜試樣與硬脂酸改性膜層試樣上木屑的自清潔效果照片，試樣放置傾角為30°。由圖5(a)可以看出，水滴滴到鈰釩轉(zhuǎn)化膜表面后，在重力作用下只沖走了少部分的木屑，并且一些木屑黏附在膜層表面。而當(dāng)水滴滴在硬脂酸改性膜層試樣表面后，水滴迅速滾動(dòng)并帶走了鋪在試樣表面的木屑，超疏水的表面幾乎不黏附木屑(圖5(b))。這表明經(jīng)過(guò)硬脂酸改性后的膜層表面具有較低的黏附力，表現(xiàn)出良好的自清潔性能。

2.4 硬脂酸改性膜層的耐蝕性能

圖6為鎂合金空白樣、鈰釩轉(zhuǎn)化膜試樣及硬脂酸改性膜層試樣在3.5%NaCl溶液中的Tafel極化曲線。其對(duì)應(yīng)的腐蝕電位Ecorr與腐蝕電流密度icorr見(jiàn)表1。從圖中可以看出，轉(zhuǎn)化膜試樣和硬脂酸改性膜層試樣的陰極、陽(yáng)極極化曲線與空白試樣相比，陰、陽(yáng)極電流密度均顯著減小。在陽(yáng)極極化區(qū)域，覆蓋膜層的鎂合金試樣陽(yáng)極電流密度明顯低于空白試樣的電流密度，這表明鎂合金表面覆有膜層后鎂基體的溶解速率明顯降低；并且，硬脂酸改性處理后的膜層降低陽(yáng)極電流密度的幅度明顯大于未經(jīng)過(guò)硬脂酸處理的鈰釩轉(zhuǎn)化膜。同時(shí)，由于膜層的存在也使鎂合金陰極析氫反應(yīng)受到抑制；并且，硬脂酸改性膜層減小陰極電流密度的幅度大于未經(jīng)過(guò)硬脂酸處理的鈰釩轉(zhuǎn)化膜，說(shuō)明硬脂酸改性膜層表現(xiàn)出更強(qiáng)的析氫抑制作用。此外，從表1可知，鈰釩轉(zhuǎn)化膜試樣相比于空白試樣，Ecorr正向移動(dòng)了157mV，icorr減小了2個(gè)數(shù)量級(jí)，說(shuō)明鈰釩轉(zhuǎn)化膜能為鎂合金提供良好的防護(hù)。而經(jīng)硬脂酸改性后，相較于未改性的鈰釩轉(zhuǎn)化膜，Ecorr正向移動(dòng)了149mV，icorr減小了2個(gè)數(shù)量級(jí)。表明經(jīng)過(guò)硬脂酸改性后膜層腐蝕速率進(jìn)一步減小，其原因?yàn)椋河仓崽幚聿粌H減小膜層的裂紋寬度，而且表面由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)槌杷?，使得?dāng)超疏水的改性膜層表面與水溶液接觸時(shí)，空氣被封閉在超疏水膜層表面微納米粗糙結(jié)構(gòu)中，大幅度減小了膜層與腐蝕介質(zhì)接觸面積，膜層的耐蝕性因此大幅提升。

圖5 自清潔效果照片 (a)鈰釩轉(zhuǎn)化膜試樣；(b)硬脂酸改性膜層試樣Fig.5 Pictures of self-healing behavior (a)Ce-V conversion coating；(b)SA modified coating

圖6 空白鎂合金試樣、鈰釩轉(zhuǎn)化膜試樣及硬脂酸改性膜層試樣的Tafel極化曲線Fig.6 Tafel plots of the blank sample, the Ce-V conversion coating and the SA modified coating

表1 空白鎂合金試樣、鈰釩轉(zhuǎn)化膜試樣及硬脂酸改性膜層試樣的腐蝕電位和腐蝕電流密度Table 1 Ecorr and icorr of the blank sample, the Ce-V conversion coating and the SA modified coating

圖7(a)為鎂合金空白樣、鈰釩轉(zhuǎn)化膜試樣及硬脂酸改性膜層試樣在3.5%NaCl溶液中浸泡4h后的電化學(xué)阻抗譜圖。圖7(b)為圖7(a)中放大的鎂合金空白樣、鈰釩轉(zhuǎn)化膜試樣的阻抗譜圖。對(duì)于鎂合金空白樣，中高頻區(qū)容抗弧對(duì)應(yīng)固液界面的電荷轉(zhuǎn)移步驟；同時(shí)可以看到在低頻區(qū)出現(xiàn)了感抗弧，這種現(xiàn)象與鎂合金表面腐蝕有關(guān)，一般認(rèn)為感抗弧的出現(xiàn)是鎂合金表面點(diǎn)蝕孕育過(guò)程造成的[16,17]。對(duì)于鈰釩轉(zhuǎn)化膜試樣，中高頻區(qū)容抗弧同樣對(duì)應(yīng)于電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程。該弧直徑為空白試樣弧直徑的30倍左右，表明鈰釩轉(zhuǎn)化膜的覆蓋使鎂合金的腐蝕速率大幅度減小。并且在低頻區(qū)沒(méi)有出現(xiàn)感抗弧，說(shuō)明鈰釩轉(zhuǎn)化膜能有效抑制基體的點(diǎn)蝕發(fā)生。而經(jīng)過(guò)硬脂酸改性后，膜層的容抗弧為鈰釩轉(zhuǎn)化膜的20倍，為空白試樣的600倍，說(shuō)明超疏水的膜層起到良好的屏蔽隔絕作用，使膜層耐蝕能力顯著提升。低頻區(qū)出現(xiàn)了拖尾，是膜層出現(xiàn)電解質(zhì)擴(kuò)散的表現(xiàn)。表明硬脂酸改性膜層試樣在鹽水中浸泡4h后，鹽溶液開(kāi)始向硬脂酸膜層中滲透，這個(gè)階段鹽溶液的擴(kuò)散成為法拉第過(guò)程的控制步驟，所以出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象。

圖7 AZ31鎂合金空白樣、鈰釩轉(zhuǎn)化膜試樣和硬脂酸改性膜層試樣在3.5% NaCl溶液中的交流阻抗測(cè)試和擬合結(jié)果 (a)所有試樣的阻抗譜圖；(b)鎂合金空白樣、鈰釩轉(zhuǎn)化膜試樣的放大阻抗譜圖Fig.7 EIS test and fitted results for the blank AZ31 Mg alloy, Ce-V conversion coating and SA modified conversion coating in a 3.5% NaCl aqueous solution (a)impedance spectra of all samples;(b)amplified impedance spectra of the blank Mg alloy and Ce-V conversion coating

這3種試樣阻抗譜圖對(duì)應(yīng)的等效電路圖如圖7所示。在等效電路圖中，Rs表示溶液電阻，即工作電極與參比電極之間溶液的電阻；Rcoat表示膜層電阻，反映了膜層的致密性與電絕緣性，對(duì)于未經(jīng)轉(zhuǎn)化處理的AZ31鎂合金，Rcoat為AZ31 鎂合金表面上形成的腐蝕產(chǎn)物氧化鎂膜，平行于CPEcoat；Rct代表電荷遷移電阻，反映了鎂合金基底與腐蝕介質(zhì)之間表現(xiàn)出的電化學(xué)活性及轉(zhuǎn)化膜與腐蝕溶液界面的穩(wěn)定性，平行于CPEdl。CPE組件為常相位角元件，由于實(shí)際金屬與膜層表面的缺陷和不均勻性使表面產(chǎn)生“彌散效應(yīng)”以及電荷的不均一性，使其與溶液界面的雙電層電容與純電容不一致，用CPE描述固體電極雙電層電容。n為無(wú)量綱的指數(shù)，0

表2 空白鎂合金試樣、鈰釩轉(zhuǎn)化膜試樣及硬脂酸改性膜層試樣的阻抗譜的擬合結(jié)果Table 2 Fitting results of the blank sample, the Ce-V conversion coating and the SA modified coating

3 結(jié)論

(1)將AZ31鎂合金表面鈰釩轉(zhuǎn)化膜置于10g/L的硬脂酸乙醇溶液中浸泡。隨著浸泡時(shí)間由0.5h增加至8h，改性后的膜層裂紋寬度隨著浸泡時(shí)間的增加逐漸減小，膜層表面接觸角不斷增加，最大接觸角為154.6°。CH3(CH2)16COO—通過(guò)化學(xué)鍵成功接枝到鈰釩轉(zhuǎn)化膜表面上。

(2)相對(duì)于鈰釩轉(zhuǎn)化膜試樣，超疏水硬脂酸改性膜層表現(xiàn)出良好的自清潔性能。

(3)經(jīng)過(guò)硬脂酸處理后，由于膜層裂紋程度減輕及表面轉(zhuǎn)化為超疏水性，改性后的膜層表現(xiàn)出優(yōu)異的耐腐蝕能力。

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(本文責(zé)編：高 磊)

Fabrication and Characterization of Stearic Acid Modified Ce-V Conversion Coating on Magnesium Alloy

JIANG Xiao1,2,GUO Rui-guang1,TANG Chang-bin3

(1 School of Environmental and Municipal Engineering,Xi’an University of Architecture and Technology,Xi’an 710055,China;2 School of Environmental Science and Engineering,China West Normal University,Nanchong 637009,Sichuan,China;3 School of Metallurgy and Engineering,Xi’an University of Architecture and Technology,Xi’an 710055,China)

The Ce-V conversion coating on magnesium alloy was modified by stearic acid (SA). Scanning electronic microscope (SEM), contact angle measurement, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and Fourier transform infrared spectrometer (FTIR) were adopted to study the microstructure, surface wettability, and chemical composition of the modified coating. Self-cleaning behavior and corrosion resistance of the coating were investigated by anti-adhesion and electrochemical experiments, respectively. The results show that the SA modification treatment not only repairs the cracks of the conversion coating, but also renders a superhydrophobic surface by grafting the long alkyl chains onto the rough Ce-V conversion coating. After 8h of treatment at room temperature, the modified coating surface with a contact angle of 154.6° exhibits good self-cleaning property. The modified coating increases the corrosion resistance (Rcoat) by 25 times and decreases the corrosion current density (icorr) by 2 orders of magnitude compared to the Ce-V conversion coating. The modified coating significantly improves corrosion resistance.

magnesium alloy; stearic acid; conversion coating; superhydrophobicity; corrosion resistance

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(20976143)

2016-05-28;

2016-11-15

郭瑞光(1962-)，男，博士，教授，主要從事工業(yè)污染防護(hù)、水和廢水深度處理的研究，聯(lián)系地址：西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院(710055)，E-mail:guoruiguang@xauat.edu.cn;蔣曉(1989-)，女，博士，主要從事水和廢水的深度處理及金屬表面環(huán)境友好處理新技術(shù)，聯(lián)系地址：西華師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院(637009)，E-mail: xiaoxiao217@126.com

10.11868/j.issn.1001-4381.2016.000648

TG178

A

1001-4381(2017)05-0013-07