钛合金的密度低、、
、强度高，，，无磁性并且拥有优异的生物相容性、、
、耐高温性和耐蚀性，，，在航空航天、、
、化工、、
、汽车、、
、医疗器械等领域利用宽泛［1-5］，，，是制作细小型结构件和特殊职能结构件的梦想资料！！！ｎ押辖鸬幕灾时攘钤荆，，在通例环境中理论会天生一层很薄且致密的氧化膜，，，但氧化膜稍有破损导致钛合金容易产生部门侵蚀！！！Ｎ⒏轭押辖鸾峁辜的使用寿命，，，钻研者通常选取理论处置工艺，，，例如激光熔覆［6］、、
、等离子喷涂［7］、、
、气相沉积［8］、、
、微弧氧化［9］、、
、电沉积［10］和化学镀［11］等，，，通过增材方式在钛合金理论制备耐侵蚀膜层从而克制部门侵蚀！！！

近年来钻研发现，，，拥有超疏水性的膜层凭借其特殊理论结构和低理论能个性，，，可能有效反对侵蚀介质与基体接触，，，克制侵蚀过程发展，，，相比于亲水性膜层阐发出更好的耐蚀性［12-14］！！！Ｒ蚨，，在钛棒、、
、钛锻件、、
、钛板等钛合金理论制备超疏水膜对于耽搁钛合金结构件的使用寿命拥有现实意思！！！Ｄ壳坝幸恍┕赜陬押辖鹄砺壑票赋杷さ谋ǖ溃，，但对于钛合金理论超疏水膜的机械不变性钻研很少！！！；；挡槐湫允侵圃汲杷つ芊衤愎ひ道靡蟮闹匾煞郑，，若是机械不变性较差会导致超疏水膜的耐久性不梦想、、
、使用寿命短，，，因而提高明疏水膜的机械不变性至关重要！！！１疚难∮肨i6A14V钛合金作为基体，，，通过阳极氧化、、
、喷涂SiO2颗粒溶胶并结合理论修饰在钛合金理论制备出拥有优良机械不变性并且兼具超疏水个性和优异耐蚀性的超疏水膜，，，以期为超疏水膜大规模利用提供尝试凭据和数据支持！！！

1、、
、尝试

1.1钛合金预处置

尝试选用Ti6A14V钛合金作为基体，，，其化学成分为：：：Al5.5wt.%~6.75wt.%、、
、V3.5wt.%~4.5wt.%、、
、Ti余量，，，线切割成30mm×30mm×1mm的试样！！！Ｋ炒问褂1000^#、、
、2000^#金相砂纸打磨试样理论，，，而后将试样浸泡在丙酮中超声波辅助化学除油！！！8min后取出试样，，，顺次浸泡在无水乙醇、、
、去离子水中超声波辅助洗濯3min，，，最后吹干待用！！！

1.2超疏水膜的制备

通过阳极氧化、、
、喷涂SiO₂颗粒溶胶并结合理论

修饰在钛合金理论制备出超疏水膜，，，具体过程如下：：：

（1）将预处置后钛合金试样作为阳极，，，石墨板作为阴极，，，都固定在夹具上而后浸入电解液中，，，重要成分为：：：硫酸（质量分数98%）280g/L、、
、草酸40g/L，，，使用分析纯等级的试剂配制电解液！！！Ｍü〖尤群臀露却衅鞯骺氐缃庖何露任衷20℃左右，，，设置阴阳极间电压为90V，，，尝试持续30min在钛合金试样理论天生一层阳极氧化膜！！！

（2）使用去离子水洗濯阳极氧化后试样，，，立即吹干平放在桌面！！！Ｑ∪71型雾化喷枪喷涂市售的SiO₂颗粒溶胶，，，即SiO₂颗粒水性分散液，，，通过增长适量理论活性剂使得SiO2颗粒均匀分散并克制颗粒团圆和沉降！！！Ｈ芙褐蠸iO₂颗：：：吭20%，，，粒径为40nm！！！Ｅ缜蛊股柚0.6MPa，，，喷嘴距离试样20cm，，，喷涂方向与平放的试样呈45°夹角并且往复移动！！！Ｅ缤亢玫氖匝糜101-0A型电热鼓风干燥箱中，，，设置200℃烘烤1h使溶胶固化成膜！！！

（3）将阳极氧化并喷涂溶胶后试样浸入正辛基三乙氧基硅烷与乙醇溶液中，，，正辛基三乙氧基硅烷的体积分数为8mL/L！！！40min后取出试样置于电热鼓风干燥箱中，，，设置100℃烘烤2h形成一层低理论能薄膜，，，阐发出超疏水性！！！

1.3表征与测试

选取GeminiSEM460型扫描电镜观察裸钛合金和分歧膜层的理论描摹，，，并用X-max80型能谱仪分析裸钛合金和分歧膜层的成分，，，得到各元素的质量分数及散布情况！！！

选取DSA30S型光学接触角丈量仪丈量试样的接触角，，，分辨率为±0.01°！！！Ｈ√寤5μL的水滴，，，别离滴在试样理论5个分歧地位，，，反复丈量3次，，，而后推算相对均匀误差！！！

配制质量分数3.5%的氯化钠溶液作为侵蚀介质，，，选取Parstat2273型电化学工作站仿照侵蚀尝试，，，通过测试极化曲线和电化学阻抗谱分析裸钛合金和分歧膜层的耐蚀性！！！９ぷ鞯缂馐匝，，有效露出面积为1cm²！！！８ㄖ缂缂，，参比电极为饱和甘汞电极！！！２馐郧埃，，先将三电极系统浸泡在氯化钠溶液中达到不变开路电位！！！＜叩纳杷俣任1mV/s，，，扫描电位－0.3V~+0.3V！！！Ｑ∪owerSuite软件分析测试数据，，，得到侵蚀电位、、
、侵蚀电流密度等侵蚀电化学参数！！！５缁ё杩蛊撞馐缘娜哦缥环滴5mV，，，扫描频率10^-2~10⁵Hz！！！Ｑ∪SimpWin软件分析测试数据，，，得到电荷转移电阻、、
、低频阻抗模值等侵蚀电化学参数！！！

通过落砂冲击尝试、、
、胶带剥离尝试及线性摩擦尝试测试钛合金理论超疏水膜的机械不变性！！！Ｂ渖俺寤鞒⑹圆街枞缦：：：选取克己的尝试装置（如图1所示）并选取文件［15］所述的步骤，，，将肯定质量粒径约1mm、、
、密度为1.14g/cm³的砂粒倒入落砂筒中，，，砂粒沿着导向管垂直着落冲击倾斜45°搁置的试样理论，，，尝试持续约20s！！！７锤闯⑹80次，，，每实现8次尝试算帐试样理论，，，而后丈量接触角！！！＝捍离尝试步骤如下：：：剪一段无痕胶带按压与试样理论齐全贴附，，，而后沿一侧提拉胶带！！！７锤闯⑹50次，，，每实现5次尝试丈量试样的接触角！！！Ｏ咝阅Σ脸⑹圆街枞缦：：：将1000#金相砂纸平放在桌面，，，使用双面胶沿轴向固定砂纸！！！３杷饷逑蛏爸剑，，试样背面黏贴200g砝码！！！Ｑ匾徊嗤隙匝蛊湓谏爸缴贤茨Σ粒，，每摩擦50cm算帐试样理论，，，而后丈量接触角！！！

2、、
、了局与会商

2.1理论描摹与成分分析

图2（a）所示为裸钛合金的理论描摹，，，图2（b）所示为阳极氧化膜的理论描摹，，，图2（c）和2（d）所示为超疏水膜的理论描摹！！！

从图2（a）看出，，，裸钛合金理论除了打磨形成的条状磨痕和状态各别的坑洞，，，不存在其他结构特点！！！４油2（b）看出，，，阳极氧化膜理论密集散布着细小孔洞，，，孔径为100~200nm，，，出现类似蜂窝状多孔结构！！！Ｓ捎陬押辖鹧艏趸讨信惆樽潘姆只从吵中龀銮馄，，从而在钛合金理论天生一层蜂窝状多孔结构的阳极氧化膜！！！Ｑ艏趸た沙淙喂刹悖，，使超疏水膜可能与钛合金基体牢凝结合！！！４油2（c）和2（d）看出，，，超疏水膜拥有微纳米理论结构，，，由微米级和纳米级不规定的凸起与孔洞组成，，，并且纳米级凸起重要散布在微米级凸起上，，，形成瘤状物！！！Ｆ揪莩杷さ闹票腹谭治觯，，喷涂SiO₂颗粒溶胶固化成膜以及理论修饰形成低理论能薄膜的过程中，，，都陪伴着挥发景象会形成部门塌陷，，，由于塌陷水平存在差距导致形成微米级和纳米级不规定的孔洞，，，与微米级和纳米级凸起交错散布形成怪异的微纳米理论结构！！！

图3（a）所示为裸钛合金的EDS图谱，，，图3（b）所示为阳极氧化膜的EDS图谱，，，图3（c）所示为超疏水膜的EDS图谱，，，各元素的质量分数如表1所示！！！

为相识除空气中C和O元素的滋扰，，，测试过程中将这两种元素扣除，，，并对其余元素的质量分数作归一化处置！！！６员瓤芍，，阳极氧化后钛合金理论成分产生变动，，，除Ti元素以外，，，还引入O和S元素，，，质量分数别离为41.92%、、
、0.72%！！！元素是由于钛合金理论产生阳极氧化，，，反映式为：：：Ti+2H₂O->TiO2+4H⁺+4e-！！！元素可能是由于在钛合金阳极氧化过程中电解液中的SO^2-₄参加阳极氧化膜形成过程，，，揣摩反映式为：：：TiO₂+4H⁺->Ti4⁺+2H₂O、、
、Ti4⁺+xH₂O+ySO^2-₄->[TiO_x(SO4)_y]+2xH⁺！！！

超疏水膜含有Ti、、
、O、、
、Si和C元素，，，其中Si元素起源于SiO₂颗：：：驼粱已趸柰椋，，批注SiO₂颗粒溶胶固化成膜并与阳极氧化膜产生结合！！！元素全数起源于正辛基三乙氧基硅烷，，，批注在溶胶膜理论形成一层低理论能薄膜！！！

2.2接触角与耐蚀性分析

图4（a）所示为裸钛合金的接触角，，，图4（b）所示为阳极氧化膜的接触角，，，图4（c）所示为超疏水膜的接触角！！！

从图4（a）看出，，，裸钛合金的接触角小于90°，，，理论呈亲水状态！！！４油4（b）看出，，，阳极氧化膜的接触角较裸钛合金减！！！，，，为57.4°，，，理论同样呈亲水状态！！！Ｕ馐怯捎谘艏趸だ砺劢掀教梗，，并且未附着低理论能物质，，，导致水滴与阳极氧化膜理论拥有较强亲和力容易铺展！！！４油4（c）看出，，，超疏水膜的接触角大于150°，，，并且在分歧地位丈量的接触角相对均匀误差均小于1.5%（如图5所示），，，批注超疏水膜理论分歧地位的接触角差距很！！！，，，达到超疏水状态！！！Ｖ匾蛟谟：：：一方面，，，超疏水膜拥有微纳米理论结构，，，大量空气贮存在微凸起和凹陷之间，，，使固液界面处形成气垫［16-17］，，，起到托举作用，，，使水滴无法铺展！！！Ａ硪环矫妫，，超疏水膜由于理论覆盖一层低理论能薄膜，，，与水的亲和力弱，，，导致水滴无法铺展！！！

图6所示为裸钛合金、、
、阳极氧化膜和超疏水膜的极化曲线，，，表2列出极化曲线拟合了局！！！Ｆ渲校，，侵蚀电位（Ecorr）和侵蚀电流密度（Jcorr）都通过塔菲尔直线外推法得到，，，侵蚀电位越高批注资料的侵蚀偏差性越弱，，，侵蚀电流密度越低则批注资料产生侵蚀速度越慢！！！Ｑ艏趸ず统杷ざ月泐押辖鸬姆阑ば埽é牵┢揪莨酵扑愕玫剑18］，，，防护效能越高批注膜层的耐蚀性越好，，，能对裸钛合金起到梦想的防侵蚀作用！！！

结合图6和表2可知，，，裸钛合金的侵蚀电位最低且侵蚀电流密度最高，，，别离为－736.1V、、
、6.27×10^-7A/cm²！！！Ｑ艏趸ず统杷さ那质吹缥唤下泐押辖鹚炒卧龃螅，，前者的侵蚀电流密度较钛合金降低了不到一个数量级，，，后者的侵蚀电流密度较裸钛合金降低约一个数量级，，，为8.06×10^-8A/cm²！！！Ｕ馀⒀艏趸ず统杷ぴ诼然迫芤褐卸寄芏月泐

合金起到防侵蚀作用，，，并且超疏水膜的耐蚀性更好，，，拥有更强的防侵蚀作用！！！Ｑ艏趸さ哪褪葱郧咳踔匾【鲇诶砺矍榭龊徒峁怪旅芩剑，，在钛合金理论天生的阳极氧化膜较平坦且拥有多孔结构，，，固然与侵蚀介质的接触面积少，，，但是密集散布的细小孔洞成为侵蚀介质侵入阳极氧化膜内部并与基体接触的通道，，，导致阳极氧化膜容易产生部门侵蚀！！！３杷び涤形⒛擅桌砺劢峁鼓芙亓舸罅靠掌，，使固液界面处形成气垫，，，起到反对侵蚀介质与基体接触的作用，，，并耽搁侵蚀介质的扩散蹊径，，，增大侵蚀反映阻力！！！１鸬模，，超疏水膜拥有低理论能以至水性侵蚀介质无法润湿理论，，，克制了侵蚀介质与基体接触，，，从而延缓侵蚀过程！！！Ｒ蚨，，超疏水膜在氯化钠溶液中阐发出优良的耐蚀性！！！

由表2还可知，，，阳极氧化膜对裸钛合金的防护效能为72.9%，，，而超疏水膜对裸钛合金的防护效能达到86.8%！！！３杷さ姆阑ば芨咧な盗似淠褪葱院糜谘艏趸ぃ，，在氯化钠溶液中能对裸钛合金起到梦想的防侵蚀作用！！！

图7所示为裸钛合金、、
、阳极氧化膜和超疏水膜的电化学阻抗谱！！！４油7（a）看出，，，裸钛合金、、
、阳极氧化膜和超疏水膜的Nyquist图谱都显示一个容抗！！！，，，容抗弧半径巨细批注侵蚀过程中电荷转移的阻力大！！！，，，通常以电荷转移电阻来表征，，，与资料的耐蚀性呈有关性！！！ＭǔＧ榭鱿拢，，电荷转移电阻越高，，，资料的耐蚀性越好［19-20］！！！Ｂ泐押辖、、
、阳极氧化膜、、
、超疏水膜的容抗弧半径顺次增大，，，电荷转移电阻别离为13670.5Ω·cm²、、
、16540.7Ω·cm²、、
、20680.2Ω·cm²，，，相比而言超疏水膜产生侵蚀过程中电荷转移的阻力最大，，，其耐蚀性更好！！！４油7（b）看出，，，裸钛合金、、
、阳极氧化膜和超疏水膜在低频区间的阻抗模值差距较大！！！Ｓ捎诨搴湍げ憬缑媲质粗匾诘推登颍，，所以通常将频率为10^-2Hz处的阻抗模值（低频阻抗模值，，，|Z|0.01Hz）作为分析膜层耐蚀性的参考指标［21-22］！！！Ｗ暄信ⅲ，，|Z|0.01Hz越大，，，膜层反对侵蚀介质能力越强，，，即耐蚀性越好！！！Ｂ泐押辖、、
、阳极氧化膜、、
、超疏水膜的|Z|0.01Hz顺次增大，，，别离为4406.5Ω·cm²、、
、5725.3Ω·cm²、、
、7403.2Ω·cm²，，，进一步批注超疏水膜的耐蚀性最好！！！Ｓ捎诔杷び涤形⒛擅桌砺劢峁购偷屠砺勰埽，，以至水性侵蚀介质无法润湿理论，，，耽搁了侵蚀介质的扩散蹊径并增大侵蚀反映阻力，，，所以侵蚀偏差性弱，，，阐发出优良的耐蚀性，，，能对裸钛合金起到防侵蚀作用！！！

2.3机械不变性分析

2.3.1落砂冲击尝试

图8所示为超疏水膜落砂冲击尝试了局！！！４油8看出，，，随着落砂冲击次数增长，，，超疏水膜的接触角出现颠簸性减小趋向！！！５80次落砂冲击后，，，超疏水膜的接触角依然大于150°，，，维持超疏水状态，，，这批注本文制备的超疏水膜能够耐受较长功夫外力冲击！！！Ｎ募［23］报道的超疏水膜经受8次落砂冲击后接触角降低了0.7°，，，相比之下，，，本文制备的超疏水膜经受80次落砂冲击后接触角降低了0.9°，，，所以阐发出更好的机械不变性！！！

2.3.2胶带剥离尝试

图9所示为超疏水膜胶带剥离尝试了局！！！４油9看出，，，随着胶带剥离次数增长，，，超疏水膜的接触角变动幅度很！！！，，，始终大于151°，，，维持超疏水状态！！！

对比胶带剥离尝试前后超疏水膜的理论描摹发现，，，经过50次尝试后超疏水膜依然拥有齐全的微纳米理论结构，，，无显著剥离破损区域！！！Ｓ捎诔杷な且苑湮炎炊嗫捉峁沟难艏趸ぷ魑刹悖，，溶胶膜和理论修饰形成的低理论能薄膜作为外层！！！９刹闶雇獠阌腩押辖鸹宓慕岷厦婊龃螅，，并且外层被牢固独霸，，，所以超疏水膜的结合强度高并且拥有优良的机械不变性！！！

2.3.3线性摩擦尝试

图10所示为超疏水膜线性摩擦尝试了局！！！４油10看出，，，沿砂纸往复摩擦0~400cm，，，超疏水膜的接触角变动幅度较！！！，，，始终大于150°，，，维持超疏水状态！！！５茨Σ辆嗬氤400cm后，，，超疏水膜的接触角出现大幅度减小趋向，，，逐步失去超疏水状态！！！５蓖茨Σ辆嗬氪锏600cm，，，超疏水膜的接触角降低至106.7°！！！Ｎ募［24］报道的超疏水膜沿砂纸摩擦300cm后便失去超疏水状态，，，接触角从152°左右大幅度降低！！！Ｏ啾戎拢，，本文制备的超疏水膜耐受磨损能力较强，，，进一步批注拥有优良的机械不变性！！！

3、、
、结论

（1）通过阳极氧化、、
、喷涂SiO²颗粒溶胶并结合理论修饰，，，在Ti6A14V钛合金理论制备出拥有微纳米理论结构的超疏水膜，，，重要成分为Ti、、
、O、、
、Si和C元素，，，接触角达到151.6°！！！３杷さ那质吹缌髅芏、、
、电荷转移电阻和低频阻抗模值别离为8.06×10^-8A/cm²、、
、20680.2Ω·cm²、、
、7403.2Ω·cm²，，，可作为耐侵蚀膜层对钛合金起到防护作用！！！

（2）超疏水膜是以蜂窝状多孔结构的阳极氧化膜作为过渡层，，，溶胶膜和理论修饰形成的低理论能薄膜作为外层！！！９刹憬獠憷喂痰亩腊圆⒃龃罅送獠阌腩讯图、、
、钛尺度件等钛合金基体的结合面积，，，因而超疏水膜的结合强度高，，，经受80次落砂冲击、、
、50次胶带剥离以及沿砂纸往复摩擦400cm后依然维持超疏水状态，，，阐发出优良的机械不变性！！！

参考文件

[1]王欣, 罗学昆, 宇波, 等. 航空航天用钛合金理论工程技术钻研进展[J]. 航空制作技术, 2022, 65(4): 14-24.

[2]王微, 李振亚, 彭德林, 等. 医用钛合金的微观组织与阻尼机能[J]. 锻压技术, 2022, 47(1): 203-208.

[3]晁耀杰, 刘吉飞, 巨敏, 等 . 化学镀镍次数对 TC2 钛合金委顿机能影响[J]. 电镀与精饰, 2022, 44(7): 19-23.

[4]Gupta M K, Etri H E, Korkmaz M E, et al. Tribological and surface morphological characteristics of titanium al‐loys: A review[J]. Archives of Civil and Mechanical En‐gineering, 2022, 22: 72.

[5]Zhao Q Y, Sun Q Y, Xin S W, et al. High-strength titani‐um alloys for aerospace engineering applications: A re‐view on melting-forging process[J]. Materials Science and Engineering: A, 2022, 845(15): 143260.

[6]刘育斌, 冯成慧, 朱小军, 等. 钛合金基体激光熔覆WC/TC18复合涂层滚动接触委顿机能钻研[J]. 航空科学技术, 2022, 33(3): 86-90.

[7]Bansal P, Singh G, Sidhu H S. Improvement of surface properties and corrosion resistance of Ti13Nb13Zr titani‐um alloy by plasma-sprayed HA/ZnO coatings for bio‐medical applications[J]. Materials Chemistry and Phys‐ics, 2021, 257: 123738.

[8]Esmaeili M M, Mahmoodi M, Imani R. Tantalum car‐bide coating on Ti-6Al-4V by electron beam physical va‐por deposition method: Study of corrosion and biocom‐patibility behavior[J]. Applied Ceramic Technology,2017, 14(3): 374-382.

[9]王伟, 赵景茂, 魏世雄, 等 . 硬脂酸改性处置 TC4 钛合金微弧氧化膜层耐蚀性的钻研[J]. 北京化工大学学报(天然科学版), 2020, 47(1): 67-74.

[10] 姜海涛 . 钛, 镁合金理论职能膜的制备及机能钻研[D].沈阳: 沈阳理工大学, 2012.

[11] 张敬元 . TC4 钛合金分歧理论预处置对化学镀 Ni-P 合金机能的影响[J]. 资料；；, 2018, 51(5): 103-106.

[12] Wang D, Ma C, Liu J Y, et al. Corrosion resistance and anti-soiling performance of micro-arc oxidation/gra‐phene oxide/stearic acid superhydrophobic composite coating on magnesium alloys[J]. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, 2023, 30(6): 1128-1139.

[13] 羊思洁, 杨新, 罗松, 等. 脂肪酸盐超疏水涂层的制备及机能钻研[J]. 资料；；, 2023, 56(4): 116-123.

[14] 张慧洁, 张振军 . 构筑用 16Mn 钢超疏水膜层的制备及耐蚀性钻研[J]. 电镀与精饰, 2022, 44(3): 7-11.

[15] 李为民, 彭超义, 吴彬瑞 . 碳纤维颗粒加强 CeO2/PM‐MA/PVDF 超疏水复合涂层及其耐磨机能[J]. 资料导报, 2017, 31(1): 334-350.

[16] 周莹, 肖利吉, 姚丽, 等. 自修复型超疏水资料钻研进展[J]. 资料导报, 2019, 33(7): 1234-1242.

[17] 夏先朝, 冯学磊, 孙京丽, 等. 镁合金超疏水环氧复合涂层的制备与机能[J]. 资料工程, 2022, 50(8): 124-132.

[18] 陈力, 陈玉峰, 张鉴达 . 镁合金理论硅酸盐关闭磷化膜的侵蚀失效行为[J]. 电镀与精饰, 2022, 44(1): 57-62.

[19] He Z C, Lin H M, Zhang X, et al. Self-healing epoxy composite coating based on polypyrrole@ MOF nanopar‐ticles for the long-efficiency corrosion protection on steels[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2023, 657(20): 130601.

[20] Xavier J R. Improvement in corrosion resistance and me‐chanical properties of epoxy coatings on steel with the addition of thiadiazole treated ZrC[J]. Journal of Materi‐als Engineering and Performance, 2023, 32: 3980-3994.

[21] 关皓, 范云鹰, 聂风昊, 等. 环保型钢铁钝化耐蚀性及成膜机理[J]. 资料；；, 2023, 56(2): 64-69.

[22] Dzhurinskiy D, Gao Y, Yeung W K, et al. Characteriza‐tion and corrosion evaluation of TiO2: N-HA coatings on titanium alloy formed by plasma electrolytic oxidation [J]. Surface and Coatings Technology, 2015, 269(15):58-265.

[23] 罗向阳 . 铝合金理论制备超疏水复合膜层及机能评价[J]. 刀兵资料科学与工程, 2022, 45(4): 18-23.

[24] 邢敏, 雷西萍, 关晓琳, 等. 铝合金超疏水理论的构建及其不变性与自清洁机能钻研[J]. 理论技术, 2021, 50(9): 152-161.

有关链接