[發明專利]一種黃銅表面具有緩蝕性能的自組裝膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201110220879.7
• 申請日: 2011-08-03
• 公開（公告）號: CN102268715A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 徐群杰;鄧先欽;劉彤;云虹;潘紅濤
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: C25D11/34
• 分類號: C25D11/34;C23F11/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種黃銅表面具有緩蝕性能的自組裝膜及其制備方法。

背景技術

自組裝膜(SAMs)是在基體表面上借助化學鍵合自發地形成的有序分子膜。將緩蝕劑分子吸附在金屬表面上，可自發地形成致密、有序的自組裝膜，有效地阻止溶液中的腐蝕介質向金屬表面遷移和擴散。該技術具有簡單、易行、穩定、可靠等優點，是一種非常有前景的金屬防護方法。

黃銅是換熱設備中常用的金屬材料，但是其在具體的使用環境中往往會發生嚴重的腐蝕問題。傳統的防腐蝕方法是添加水處理緩蝕劑，但是藥劑的添加量大，毒性強，環境污染嚴重。在其表面構建自組裝膜將是一種簡單易行的防腐蝕措施。然而，目前這種技術尚未成熟。

烷基硫醇類SAMs是金屬特別是銅表面防護常用的SAMs體系。銅表面的氧化層將影響SAMs的結合力和膜的缺陷。因此，將制備烷基硫醇類自組裝膜應用在銅的表面防護時要先對基體進行預處理。Feng等通過比較硝酸浸蝕等4種銅的表面預處理工藝，得到優化的十二烷基硫醇SAMs制備工藝。聞荻江先通過濃硝酸15秒鐘的刻蝕，再經過自組裝工藝得到了三種烷基硫醇SAMs，自組裝膜在3%NaCl溶液中對銅具有一定的緩蝕效果。Ma等也通過HNO₃的刻蝕銅表面，得到的正硫醇類SAMs在0.2mol／L?NaC1溶液中，取得了大于90％緩蝕效率。使用硝酸浸蝕作為預處理工藝，存在兩點不足：首先，硝酸浸蝕對基體的破壞很明顯；其次，硝酸浸蝕工藝的時間一般較短，手動操作誤差較大，不易形成一定的規范。

陽極氧化作為表面預處理工藝操作簡單，易控制，能構建均勻的表面氧化層，然而，將其應用在硫醇類自組裝膜的緩蝕研究中的未見報道。

發明內容

本發明的目的為了解決上述的技術問題而提供一種黃銅表面具有緩蝕性能的自組裝膜的制備方法。

本發明的技術方案

一種黃銅表面具有緩蝕性能的自組裝膜的制備方法，包括如下步驟：

（1）、黃銅的預處理

將黃銅依次經1#、3#、6#金相砂紙打磨，打磨后，在丙酮溶液中用超聲波清洗機清洗5min左右，清洗后再依次用乙醇、去離子水沖洗，以除去表面油污和油脂；

（2）、黃銅的陽極氧化

在濃度為3.5%的NaCl水溶液中，將步驟（1）經預處理后的黃銅在0.25V的電極電位下，陽極氧化120s后，再經去離子水沖洗后，吹干；

（3）、黃銅表面自組裝成膜

將步驟（2）經陽極氧化后的黃銅浸于先配置好的0.005-0.01mol/L的十二烷基硫醇的乙醇溶液中，溫度為35℃自組裝2-12h，優選4-6h后，先經過乙醇的沖洗，再用離子水清洗，最后烘干，即得一種黃銅表面具有緩蝕性能的自組裝膜。

本發明的有益技術效果

本發明的一種黃銅表面具有緩蝕性能的自組裝膜的制備方法，相對于現有技術如硝酸浸蝕的預處理而言，由于采用了陽極氧化技術，在黃銅表面構建了均勻的表面氧化層，從而對基體黃銅的破環小、易成膜，并且整個自組裝成膜過程工藝易于控制，操作簡單。最終，黃銅表面所形成的具有緩蝕性能的自組裝膜在模擬海水中具有了超過99%的防腐蝕效率的技術效果。

附圖說明

圖1a、黃銅陽極氧化120?s后在5?mmol/L十二烷基硫醇中自組裝不同時間的Nyquist圖

圖1b、黃銅陽極氧化120?s后在5?mmol/L十二烷基硫醇中自組裝不同時間的極化曲線

圖2a、黃銅陽極氧化120s后在10?mmol/L十二烷基硫醇中自組裝不同時間的Nyquist圖

圖2b、黃銅陽極氧化120s后在10?mmol/L十二烷基硫醇中自組裝不同時間的極化曲線

圖3a-1、不同黃銅樣品在?3.5%?NaCl?水溶液中的Nyquist圖

圖3a-2、不同黃銅樣品在?3.5%?NaCl?水溶液中的Nyquist圖的局部放大圖

圖3b、不同黃銅樣品在?3.5%?NaCl?水溶液中的極化曲線。

具體實施方式

下面通過實施例并結合附圖對本發明進一步闡述，但并不限制本發明。

本發明所用的模擬海水為3.5%的NaCl水溶液。

????電化學分析

交流阻抗測試和極化曲線的測量都在三電極體系中完成，工作電極為已構建疏水膜的黃銅電極，輔助電極和參比電極分別為?Pt?電極和飽和甘汞電極（SCE）。