[發明專利]一種表面具有超疏水鍍層的鎂合金的制備方法

無效

• 申請號: 201210114736.2
• 申請日: 2012-04-18
• 公開（公告）號: CN102618897A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 李青;王忠維;佘祖新;陳福南;李龍芹
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: C25D3/38
• 分類號: C25D3/38;C25D5/42;C25D5/48;C23C18/36;C23F17/00
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司 50209
• 代理人: 周韶紅

技術領域

本發明涉及金屬材料表面改性領域，具體涉及一種在鎂合金表面制備超疏水鍍層的工藝方法。

背景技術

鎂合金因具有密度小，比強度、比剛度及比彈性模量高，良好的鑄造性能、切削加工性能及電磁屏蔽性能等特點，被廣泛應用于汽車、航天航空、通訊、計算機制造領域。由于能源、環境等問題，汽車工業向汽車減重提出了更迫切的要求，因為降低汽車的自重能夠降低能源消耗和減少污染(包括減少汽車尾氣和廢舊塑料)。鎂合金在同體積時比鋁合金輕36％，比鋅合金輕73％，比鋼輕77％的特點正好滿足汽車工業的需求。鎂合金壓鑄汽車零件可作為汽車進氣歧管、儀表盤、座位架、方向盤、引擎蓋、變速箱等，這些應用，大大減輕了汽車的重量。

此外，鎂合金因其導熱性能好、熱穩定性高、電磁屏蔽好、薄壁鑄造性能良好等特點，可廣泛應用于電子通訊領域，如可使筆記本電腦、手機、攝影機、投影儀和錄像機等更加小型化、輕便化。近年來，鎂合金在航空、航天和軍工領域也得到很大應用，且其應用前景將會越來越廣闊。例如，鎂合金可以被用于軍事上的掩體框架、迫擊炮的基座、導彈、飛機上的齒輪箱殼、座艙罩、托架等。水面艦艇的框架、儀表板、地板、支架、輪，以及發動機的活塞等。同時，鎂合金在冶金工業、化工、電極材料、能源工業、生物醫學等領域的應用也日益廣泛。

但是由于鎂的電勢較低，化學活性較高，在使用中極易發生腐蝕，這嚴重阻礙了鎂合金作為功能材料和結構材料的應用。金屬發生腐蝕時，大部分情況是其表面存在水或者電解質溶液，如果能在鎂合金表層制備超疏水表面，使水或者電解質液無法在其表面成膜或者直接滾落，如此將會大幅降低金屬腐蝕速率或者避免腐蝕。

所以在本發明中，我們將超疏水性質引入到鎂合金上以提高其耐蝕能力，同時賦予鎂合金抗污染和自清潔的新功能，這樣能擴大鎂合金的應用范圍，增強其應用性。目前國內外報道中鮮見關于在鎂合金上制備超疏水表面，多是在惰性基體(如銅、不銹鋼、單晶硅等)。而且在這些制備工藝中，通常存在兩個缺點，一是成本高，不能大規模生產，且因鎂合金的高活性而不能直接應用于鎂合金；另一個缺點是在降低表面能步驟中，絕大多數使用含氟試劑，其價格高昂還對人體和環境有害。

發明內容

本發明目的在于提供了一種表面具有超疏水鍍層的鎂合金的制備方法，該制備方法制得的鎂合金耐蝕和自清潔性能好、適于工業化規模生產。

本發明目的由以下技術方案實現：

一種表面具有超疏水鍍層的鎂合金的制備方法，包括制備鍍層和引入疏水性能的步驟，特征在于：所述引入疏水性能步驟中，利用無氰電沉積銅制備微/納復合結構，電沉積配方和處理參數為：硫酸銅30-100g·L^-1，酒石酸鉀鈉200-350g·L^-1，氫氧化鈉50-140g·L^-1，硼酸10-30g·L^-1，pH經氫氧化鈉調至11-13.5，溫度為20-30℃，電流密度0.5-1.2A·dm^-2，攪拌速度200-800rpm，沉積時間0.5-2h。

在上述步驟中電流密度、沉積時間和沉積配方的配合尤為重要，恰當的電流密度、沉積配方和反應時間使得形成的微/納復合結構尺寸適中，以便在降低表面能后獲得更佳的超疏水性能。

當硫酸銅為50g·L^-1，酒石酸鉀鈉278g·L^-1，氫氧化鈉100g·L^-1，硼酸10g·L^-1，pH經氫氧化鈉調至12.4，溫度為25℃，電流密度0.6A·dm^-2，攪拌速度300rpm，沉積時間0.8h，能獲得最佳的耐蝕性和自清潔性能。

為了進一步提高制得的鎂合金的耐蝕性，上述引入疏水性能步驟中，制備上述微/納復合結構后，優選采用電沉積方法修飾制得的微/納復合結構，所述沉積液配方：十二烷酸(月桂酸)或者十八烷酸(硬脂酸)0.001-0.01mol·L^-1，無水乙酸鈉0.01-0.1g·L^-1。在電沉積過程中，樣品作為陽極，石墨電極作為陰極，并采用雙陰極單陽極方式，施加直流電壓，控制電流密度為0.05-0.1A·dm^-2，時間10-60min，溫度為20-30℃。發明人在沉積液中創造性的添加了無水乙酸鈉，在增強導電性能的同時又不會干擾反應，并通過外加電壓，大大縮短了生產時間。該步驟降低了鎂合金表面能，實現超疏水性能，從而使其耐蝕性、自清潔性能更好。