近年来,由于轻量化概念的提出,许多研究都聚焦于兼具高强度、高刚度和轻质特性的材料。金属基复合材料已成为颇具前景的候选材料。其中,SiCp/Al基复合材料结合了金属基体的韧性、优异的热导率和增强相的高强度和高刚度,被广泛应用于航空航天、轨道交通、电子封装等领域。SiCp/Al基复合材料的基体通常由Al-Cu-Mg系铝合金制成,具有高强度和耐热性。在铝合金基体中,SiC颗粒作为增强相,能有效阻碍位错运动,从而提高了材料的刚度和抗蠕变性。尽管SiCp/Al基复合材料在机械性能方面表现出色,但在电解质环境中,由于SiC的电极电势明显高于Al基在工作环境中的电极电势,两者接触时会形成微电池。Al基质充当氧化反应(腐蚀行为)的阳极,SiC颗粒充电阴极,加速Al基质的电化学溶解。这种效应在SiC颗粒与Al基体之间的界面处大量存在,尤其是在SiC颗粒分布不均或在界面结合不良时,局部腐蚀电流密度会增加,导致严重的局部腐蚀,如点蚀和晶间腐蚀。此外,SiC颗粒表面的粗糙度或活性位点可能会吸附腐蚀性介质,在界面处形成局部高浓度电解质环境,加速界面处的腐蚀反应。尽管Al基体在自然环境中会形成氧化铝薄膜,但SiC颗粒的存在阻碍了薄膜的持续生长,从而降低了其保护能力,限制了Al基复合材料的应用范围。表面改性技术是解决上述问题的有效措施,能够有效提高SiCp/Al基复合材料的性能和使用寿命。
等离子体电解氧化(PEO)技术常用于在镁、铝、钛等金属表面原位生成具有防护性能的陶瓷涂层。原位生成的陶瓷涂层具有高机械强度、耐磨性和耐腐蚀性。这些涂层可以完全覆盖铝基复合材料的表面,防止腐蚀性介质直接作用于铝基复合材料。大量研究表明,PEO技术显著提高了Al基复合材料的使用寿命。Al基复合材料原位生长的PEO涂层由内部致密层和外部疏松层组成。内部致密层相对较薄且致密,是PEO涂层耐腐蚀性的主要来源。外部疏松层厚实且具有多孔性。由于部分孔洞较深,会延伸至内部致密层,因此外部疏松层的防护效果相对较差。此外,在放电过程中,由于内部应力,外部疏松层常在涂层表面形成微孔和微裂纹。腐蚀介质可通过这些开放通道渗透到涂层内部,影响整体耐腐蚀性。目前,许多研究人员正在致力于对PEO涂层进行后处理以解决这些缺陷。然而,这些后处理方法操作简单,但涂层的深孔封闭不充分,这些方法会对涂层和基体造成热损伤。
近期,沈阳大学马国峰团队、中科院金属研究所孙元团队采用两步制备工艺,在铝基复合材料表面成功制备了具有优异机械性能和耐腐蚀性的疏水复合涂层。
通过在硅烷水溶液中引入氧化石墨烯(GO)和纳米SiO2,制得PEO-硅烷-GO-SiO2复合涂层。 所制备的复合涂层的接触角(CA)为 110°。与PEO涂层相比,该复合涂层结合强度提高了1.94倍,摩擦系数降低了68.18%,腐蚀电流密度降低了三个数量级,腐蚀电位相对于SCE提高了0.43V。此外,在氯离子环境中,该复合涂层对p型半导体的保护性能优于n型涂层。因此,本研究为制备具有更高耐腐蚀性的PEO复合涂层提供了重要参考。 工艺流程图 制备复合涂层的两步工艺流程图。
数据来源与出处 相关研究成果以“Hydrophobic composite coating on Al matrix composites via two–step plasma electrolytic oxidation–silane treatment: Excellent corrosion resistance and good mechanical properties”为标题发表在《Progress in Organic Coatings》上。
免责声明:本网站所转载的文字、图片与视频资料版权归原创作者所有,如果涉及侵权,请第一时间联系本网删除。

官方微信
《腐蚀与防护网电子期刊》征订启事
- 投稿联系:编辑部
- 电话:010-62316606
- 邮箱:fsfhzy666@163.com
- 腐蚀与防护网官方QQ群:140808414