镀锌钢因其在镀锌层的保护作用,在建筑、汽车制造、家电等领域得到了广泛应用。然而,在含有腐蚀性介质(如氯离子)的恶劣环境中,镀锌层容易迅速腐蚀和降解,最终导致其保护功能丧失以及镀锌钢部件过早失效。因此,开发创新技术以大幅提高镀锌钢的长期耐腐蚀性,具有重要的实际意义和巨大的工程应用价值。
超疏水表面作为一种仿生功能材料,具有极高的水接触角(>150°)和低滚动角(<10°),能够有效防止水和腐蚀性介质与金属基材的直接接触,从而大幅延缓金属的腐蚀过程。近年来,在金属表面构建超疏水薄膜已成为金属防腐领域的一个研究热点。然而,目前大多数超疏水表面依赖于脆弱的微/纳米级粗糙结构,且机械稳定性差,在实际应用中容易因磨损或划伤而失效。一旦表面微观结构受损,超疏水性就会丧失,腐蚀性介质就会迅速渗透到基材中,加速金属局部腐蚀。因此,如何在超疏水表面受损后继续保护金属基材是一个值得考虑的问题。此外,现有的许多制备方法工艺复杂、条件苛刻、加工时间过长,这严重限制了它们在工业上的大规模应用和普及。
在各种制备方法中,一步法因其能够同时实现粗糙结构的构建和低表面能的改性,具有工艺简单、成本低、效率高的优点,非常适合工程应用。目前的研究已采用包括水热法、浸涂法、喷涂法和电化学沉积法在内的一步法技术,在不同的金属表面制备超疏水层。然而,这些方法通常需要专门的设备或较长的处理时间,这限制了其工业适用性。值得注意的是,目前缺乏系统性的研究,能够将一步原位沉积与氧化自组装相结合,以在镀锌钢表面形成既具有优异超疏水性、又具有良好机械稳定性和长期防腐性能的复合涂层。
近期,中国民航大学张志强团队、中国建筑设计研究院有限公司采用一步自组装法,在镀锌钢表面成功制备了一种具有机械坚固性和长期耐腐蚀性的复合超疏水涂层。
以硬脂酸铜、硅烷和铈化合物通过一步自组装法制得复合涂层。 当成膜时间为30分钟时,所制得的涂层呈现出最优的花瓣状微/纳米结构,外观呈蓝色,水接触角高达164°,滚动角低至2°,表现出优异的超疏水性。该涂层具有优异的耐腐蚀性,将基材的腐蚀电流密度降低了三个数量级,同时将低频阻抗模量提高了约三个数量级。该涂层具有自修复性能,即使超疏水性下降时,涂层中的铈基缓蚀剂可以通过形成不溶性腐蚀产物实现自修复功能,从而保持长期的防护作用。此外,该涂层还表现出良好的机械稳定性(30次磨损循环后仍保持156°的WCA)和优异的附着力(1级)。此外,该涂层还具有自清洁性能。 本研究填补了一步原位沉积和氧化自组装相结合用于镀锌钢保护的研究空白,为镀锌钢的长期防腐保护提供了一种新的技术策略,并为制备多功能超疏水表面提供了理论依据和实践指导。 数据来源与出处 相关研究成果以“One-step self-assembly strategy for composite superhydrophobic coatings: Film-forming mechanism and performance evaluation”为标题发表在《Journal of Materials Research and Technology》上。 如需查看原论文,请关注公众号后扫描下方二维码添加涂涂获取。 【声明】版权归原作者所有,建议感兴趣者阅读原文,感谢您的支持和关注。欢迎转发和转载,请在显著位置标明出处。欢迎您提出宝贵建议,任何事宜请联系管理员。长期招聘编辑、投稿及合作请扫描下方二维码。
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