[發明專利]一種鎂合金表面超疏水涂層的制備方法

無效

• 申請號: 201010165310.0
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號: CN101824620A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 方亮;殷波;胡佳;唐安瓊
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C23F1/22
• 分類號: C23F1/22;C23C22/02
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 郭吉安

技術領域

本發明涉及在金屬基材表面上構筑新結構的方法，具體涉及一種在鎂合金表面制備超疏水涂層的方法。

背景技術

超疏水涂層具有獨特的表面性能，如自潔性、防污性、疏水性等。超疏水涂層用于高降雪地區的衛星天線或戶外標牌上，可以防止因積雪導致的信號中斷或外觀模糊；超疏水涂層用于金屬材料上，可以起到自清潔、抑制表面腐蝕和表面氧化以及降低摩擦因數(以水為潤滑劑)的效果；超疏水涂層用于船舶、艦艇的外殼或管道的內壁，可以降低它們與水流之間的摩擦阻力；超疏水涂層用于微型水上交通工具上，可以使其具有超強的負載能力。

鎂合金的密度約為1.3～1.9g/cm³，比鋁合金輕30％～50％，比鋼鐵輕70％以上，且具有高的比強度和比剛度，易于成型加工和機械加工等優點而有廣闊的應用前景。然而，鎂的電極電位低、化學活性高，氧化膜疏松，導致鎂合金的耐蝕性能較差，特別是在潮濕的空氣、含硫的氣氛和海洋大氣中，鎂合金部件腐蝕問題更顯嚴重，極大地限制了鎂合金在工程領域的廣泛應用。如何擴大鎂合金在工業中的應用，備受人們關注。防止鎂合金零部件在潮濕或液體介質中的腐蝕可以從兩方面考慮：一是通過表面處理的方法提高鎂合金零部件本身的耐蝕性能；二是可以嘗試在鎂合金表面構筑超疏水結構。鎂合金的腐蝕主要是由于鎂合金和周圍的介質如潮濕空氣、水、電解液等之間發生化學或電化學作用而生成了金屬氧化物、氫氧化物以及混合物等，因而造成鎂合金的腐蝕破壞，通過減少鎂合金與水氣介質的直接接觸可以提高鎂合金的耐蝕性能。在表面構筑超疏水結構即可起到降低鎂合金與水、溶液等介質直接接觸的機會，從而提高其耐蝕性能。因此，通過鎂合金表面功能改性，可以提高鎂合金在工業領域的適用范圍。

目前，針對鎂合金表面超疏水處理的方法很少報道，中國專利(CN101469425A)公布了一種采用微弧氧化工藝在樣品表面構筑粗糙化的微/納多孔結構，然后經過丙烯酸溶液處理，最后在其表面旋涂乙烯基聚二甲基硅氧烷，得到鎂合金超疏水表面，該方法微弧氧化工藝和退火比較復雜，條件苛刻，不易大規模生產；中科院化學所LiuKesong等在Applied?Physics?Letters，2008，183103-1-3報道了一種利用化學刻蝕和表面自組裝氟化的方法在鎂鋰合金表面制備了超疏水表面，然而表面氟化的過程耗時比較長，需要將金屬試樣浸入到1.0wt％十三氟辛基三乙氧基硅烷的酒精溶液中，室溫下浸泡12h后取出，再在烘箱中100℃下加熱2h，此工藝氟化處理的時間比較長，效率比較低，為此大規模的工業生產運用及推廣較為困難，而且采用HCl處理比較容易使得金屬表面生銹。中國專利(CN101476142A)采用化學刻蝕與有機鍍膜相結合的制備方法在鎂、鋼或不銹鋼金屬表面制備超疏水有機納米薄膜。該方法有機鍍膜過程工藝復雜，不易控制，難于實現大規模生產。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術的不足而提供一種在鎂合金表面制備超疏水涂層的新方法，該方法成本低、工藝簡單，可控性比較好，易于批量生產，表面修飾的時間比較短，效率高；

本發明所涉及的一種鎂合金表面超疏水涂層的制備方法，步驟如下：

(1)清潔處理：將準備的鎂合金樣品放入去離子水中超聲清洗，以除去表面灰塵等顆粒；然后在丙酮中超聲清洗，以除去表面油污；之后再用純水淋洗干凈；

(2)化學腐蝕：將清洗處理后的鎂合金浸入化學腐蝕液中處理2～5分鐘，處理溫度為室溫；處理完之后超聲清洗，吹干，放入烘箱中烘烤，待用；所述的化學腐蝕液由2～5wt％HNO₃與0.5～2g/L的硝酸鹽的水溶液組成；

(3)疏水化處理：將經過化學腐蝕后的鎂合金試樣放入疏水處理液中浸泡0.5～2h，取出，用乙醇淋洗后放入烘箱中干燥，即可得到鎂合金超疏水涂層，所述疏水處理液為2～10wt％硅烷的乙醇溶液。

本發明與現有的技術相比具有以下優點：本發明采用化學刻蝕的方法相比其他方法不需要昂貴的設備，而且成本低、可控性比較好，易于批量生產；表面修飾的時間比較短，效率高；所制備的鎂合金超疏水涂層具有微/納多孔結構，該表面具有優良的超疏水性，接觸角平均達到155°。

附圖說明

圖1：用本發明方法制備的鎂合金表面超疏水涂層的不同放大倍數的SEM照片，(a)為低倍數的SEM照片；(b)為高倍數的SEM照片

圖2：用本發明方法制備的鎂合金表面超疏水涂層的接觸角照片：a、b)為未處理的AZ31基體；c、d)為化學腐蝕與表面修飾后的AZ31超疏水表面