氧化石墨烯/硅烷自组装涂层对镁合金耐腐蚀和耐磨损性能的影响

目的同时改善镁合金的耐腐蚀和耐磨损性能。方法将镁合金表面进行羟基化处理,依次在1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTSE)和氧化石墨烯(GO)溶液中浸渍,反复进行,得到一定层数的自组装涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)表征自组装涂层的形貌和组成。通过电化学测试、摩擦磨损实验,研究涂层对镁合金耐腐蚀、耐磨损性能的影响,并通过扫描电子显微镜、光学显微镜(OM)和表面轮廓仪,对磨痕形貌、深度和宽度进行了分析。结果自组装涂层表面有氧化石墨烯的层片状结构,最外层的双硅烷分子层将底层完全覆盖,涂层具有较好的致密性和完整性。由极化曲线可得,GO/BTSE涂层将镁基底的腐蚀速率由1.45×10^(-1)mm/a减小到1.43×10^(-2)mm/a,降低了一个数量级。电化学阻抗谱的等效电路拟合结果表明,GO/BTSE涂层将裸镁合金的电荷转移电阻由562.2Ω·cm^2增大到1559Ω·cm^2。另外,磨损实验结果表明,镁合金具有较大的摩擦系数,在0.32～0.42范围内波动。涂覆GO/BTSE后,样品的摩擦系数明显降低,在0.20～0.23范围内波动。自组装涂层有效降低了基底合金的磨损率,由3.51×10^(-3)mm^3/(N×m)减小到3.24×10^(-5)mm^3/(N×m)。结论双硅烷和氧化石墨烯之间通过氢键连接,能够有效提高层片之间的结合力,使涂层致密,并且能够显著改善镁合金的耐蚀和耐磨性。