LiAl-LDHs转化膜的调控生长及其高耐蚀-自修复的基础研究

Aluminum (Al) alloy is widely used as an important structural material. However, the Al alloy is easily corroded in the natural and used enviroments. The corrosion protection for the Al alloy is a very important and a hot topics in the global material field. A new LiAl layered double hydroxides (LiAl-LDHs) film will be fast prepared on the Al alloy surface under low temperature condition by in situ grown method in this project. The influence of reaction conditions on its structures, compositions, morphologies and coating-forming rate will be discussed systematically. Moreover, the grownth mechanism for LiAl-LDHs will be revealled and the grownth dynamic relationship will be constructed. Based on these, a new environmentally friendly LiAl-LDHs\inhibitors composite film with high anticorrosion and self-healing properties will be developed by using the environmentally friendly inhibitors as self-healing agent. The interactions among the active components in the composite film and its effect on anticorrosion and self-healing performances will be systematically studied, to reveal the synergy effect. The implementation for this project will promote the development of Al alloy surface technology, and can provide some theoretical and technical bases for lightweight manufacturing of our large aircraft, high-speed rail and cars.

铝合金是工业领域中一种重要结构材料，但其在自然及使用环境中易遭受局部腐蚀，开展铝合金的腐蚀与防护是材料领域非常重要的课题和热点之一。本项目提出低温快速原位生长法制备新型的锂铝类水滑石（LiAl-LDHs）膜层，系统研究反应条件对其结构组成、成膜速率的影响，阐明成膜动力机制并构建动力学关系和理论模型。在此基础上，以绿色环保的缓蚀剂为自修复剂，发展出高耐蚀具自修复LiAl-LDHs\缓蚀剂复合转化膜层。深入研究LiAl-LDHs\缓蚀剂复合膜层中各活性组分之间的相互作用及其对耐蚀性、自修复性的影响规律，揭示出各活性组分在耐蚀过程及自修复过程中的协同效应。本项目的实施促进铝合金表面处理技术的发展，为我国大飞机、高铁及汽车轻量化制造亟待解决的高耐蚀表面处理技术提供新方法和技术。

铝合金具有密度低、强度高、高度可回收的特点，广泛应用于航空航天、交通运输、电子产品等领域，是大飞机、汽车、高铁列车、军事装备、海水养殖等结构轻量化、降低能耗的重要保障，但由于铝合金中的金属间化合物可作为阳极或阴极，导致其在自然及使用环境中易遭受局部腐蚀。因此，开展对铝合金腐蚀与防护的研究具有重大意义。本项目首先设计了通用胍基改性氨基酸工艺，制备了不同氨基酸衍生物缓蚀剂。利用计算化学手段，建立了氨基酸衍生物缓蚀剂工作模型，为选择不同效果的缓蚀剂提供技术支撑。同时，开发出低温快速原位生长法制备新型的锂铝类水滑石（LiAl-LDHs）膜层工艺。在此基础上，以绿色环保的氨基酸衍生物缓蚀剂为自修复剂，发展出高耐蚀具自修复LiAl-LDHs\缓蚀剂复合转化膜层，中性盐雾实验达500h 以上，抗菌效率95%以上。深入研究LiAl-LDHs\缓蚀剂复合膜层中各活性组分之间的相互作用及其对耐蚀性、自修复性的影响规律，揭示出各活性组分在耐蚀过程及自修复过程中的协同效应。本项目的实施促进铝合金表面处理技术的发展，为我国大飞机、高铁及汽车轻量化制造亟待解决的高耐蚀表面处理技术提供新方法和技术。