[發明專利]45#鋼表面具有緩蝕性能的自組裝膜的制備方法

有效

• 申請號: 201210588592.4
• 申請日: 2012-12-29
• 公開（公告）號: CN103122458A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 劉琳;錢建華;王道林;邢錦娟;張艷萍;俞卓汗;張思倩
• 申請（專利權）人: 渤海大學
• 主分類號: C23C22/50
• 分類號: C23C22/50
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標代理有限公司 21107
• 代理人: 郭元藝

技術領域

本發明屬金屬表面防護領域，尤其涉及一種45#鋼表面具有緩蝕性能的自組裝膜的制備方法。

背景技術

45#鋼因其強度與韌性配合優于其它碳素調質鋼，目前被廣泛應用于機械制造和生產，但在其具體的使用環境中存在嚴重的腐蝕現象。傳統的金屬防腐處理方法常見的有鉻酸鹽鈍化和磷化處理兩種，但都會產生對人體和環境有害的物質。因此，尋找環境友好型的金屬防腐蝕技術越來越受到重視。

自組裝分子膜（SAMs）是近年來引起廣泛關注的一種有機超薄膜體系，該方法因其技術簡單，無需特殊裝置等優點，被廣泛應用于納米材料、表面修飾及金屬防護等領域，具有廣闊的應用前景。用該技術在金屬表面形成的有機薄膜具有致密、有序、缺陷少及結合力強等特點，從而很好地阻止電子向金屬表面的遷移和傳輸，保護基底金屬不受腐蝕。

硅烷類自組裝膜是常見的金屬表面防護體系。硅烷需經過水解后才能與表面羥基化的基片表面進行反應。硅烷水解過程中，硅烷的投加量直接影響自組裝膜效果。通過控制組裝液比例，用電導率儀測試溶液電導率來考察3-巰基丙基三甲氧基硅烷水解狀況，并將其應用在45#鋼表面的緩蝕研究未見報道。

發明內容

本發明旨在克服現有技術的不足之處而提供一種工藝易于控制，操作簡單，成膜速度快；所制得的自組裝膜腐蝕電流密度低，對45#鋼具有較好的緩蝕能力，且對環境污染小的45#鋼表面具有緩蝕性能的自組裝膜的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明是這樣實現的。

一種45#鋼表面具有緩蝕性能的自組裝膜的制備方法，可通過如下步驟實現。

（1）45#鋼基片表面預處理。

采用金相砂紙將45#鋼基片打磨至光亮，進行超聲清洗后，置于NaOH溶液中浸泡，再清洗。

（2）自組裝溶液的配制。

配制3-巰基丙基三甲氧基硅烷、超純水及無水乙醇溶液，調節溶液pH為5.5，硅烷水解時間為0～100h。

（3）45#鋼表面自組裝膜的制備。

將步驟（1）處理后的45#鋼基片置于步驟（2）制得的溶液中，組裝后取出，清洗，固化，即得目的產物。

作為一種優選方案，本發明所述步驟（1）中，將45#鋼基片打磨至光亮后，依次分別用丙酮、無水乙醇及超純水進行超聲清洗，再用超純水沖洗后，置于NaOH溶液中浸泡，再用超純水進行清洗。

作為另一種優選方案，本發明所述NaOH溶液的質量百分濃度為3%～20%。

進一步地，本發明所述步驟（1）中，NaOH溶液的質量百分濃度為5%～15%，羥基化時間為10～20min。

更進一步地，本發明所述步驟（2）中，3-巰基丙基三甲氧基硅烷、超純水及無水乙醇的體積比依次為：0.5～5：6～10.5：89。

本發明所述步驟（3）中，于25℃下組裝2～60分鐘后取出，分別用乙醇和超純水進行清洗，置于真空干燥箱中80～100℃下固化0.5～6小時。

進一步地，本發明所述3-巰基丙基三甲氧基硅烷、超純水及無水乙醇的體積比依次為：1～4：7～10：89；硅烷水解時間為2～90h。

進一步地，本發明所述步驟（3）中，組裝時間為5～30min，組裝溫度為25℃，固化溫度為100℃，固化時間為1～5h。

本發明制備工藝易于控制，操作簡單，成膜速度快，且對環境污染小。原子力顯微鏡觀測結果表明：45#鋼表面形成的自組裝分子膜結構致密穩定，較裸鋼表面粗糙度明顯降低。極化曲線測試結果表明：所制得的自組裝膜腐蝕電流密度低，緩蝕效率超過90%，對45#鋼具有較好的緩蝕能力。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步說明。本發明的保護范圍不僅局限于下列內容的表述。

圖1為實施例4中經過30min自組裝膜的45#鋼表面2D原子力顯微鏡圖。

圖2為實施例4得到的6片表面具有緩蝕性能的自組裝膜的45#鋼片，在0.5mol/L的鹽酸溶液中測得的極化曲線圖。

具體實施方式

本發明以45#鋼為基體，3-巰基丙基三甲氧基硅烷（MPTS）為原料，配制自組裝溶液。

本發明的具體步驟為。

（1）45#鋼基片表面預處理。