[發明專利]一種利用人工仿豬籠草超滑表面防止金屬大氣腐蝕的方法

有效

• 申請號: 201410182663.X
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103966641A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 王鵬;張盾
• 申請（專利權）人: 中國科學院海洋研究所
• 主分類號: C25D11/04
• 分類號: C25D11/04;C25D11/24
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;李穎

技術領域

本發明涉及金屬防大氣腐蝕的方法，具體是利用人工仿豬籠草超滑表面防止金屬大氣腐蝕的方法。

背景技術

腐蝕是一種典型的金屬破壞形式，會導致工程設施的失效，是工程設施服役過程中面臨的主要威脅之一。據世界各國的統計，因腐蝕所致損失約占國民生產總值的3-5％，自然界中50％以上的金屬腐蝕破壞是由大氣腐蝕造成的，損失是十分驚人的。根據經驗，如果采取適當的防護技術，25-40％的腐蝕損失可以避免，因此，開發高效的腐蝕防護方法迫在眉睫。在大氣環境中降雨、降霧等因素會導致金屬表面形成水滴/水膜。之后，空氣中的鹽分容易進入金屬表面的薄液膜，進而通過液膜與金屬基體作用，加速腐蝕過程。因此，材料表面水滴/水膜的存在是金屬大氣腐蝕發生的根本原因。

目前用于海洋大氣腐蝕防護的方法很多，包括涂層、表面轉化膜等。這些方法都是基于構建致密的表面膜，以阻止液滴向基體的滲入，進而起到防止腐蝕發生的思路而提出的。申請人認為通過改變材料表面性質以阻止液滴在材料表面的附著，進而降低腐蝕發生的概率是解決大氣腐蝕的一個新思路。

豬籠草是一種生長在熱帶環境的“食蟲”草，它的囊表面十分光滑，停落在其表面的昆蟲很容易滑落進入囊中，經酸液發酵消化，成為豬籠草的養分。受到豬籠草表面超滑特性的啟發，本發明利用人工仿豬籠草超滑表面降低水滴在其表面的存在概率與時間，降低腐蝕發生的概率。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用人工仿豬籠草超滑表面防止金屬大氣腐蝕的方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種利用人工仿豬籠草超滑表面防止金屬大氣腐蝕的方法，首先采用電化學氧化的方式在金屬鋁表面制備氧化鋁膜，并用具有低表面能物質進行修飾，最后將潤滑油覆蓋在表面，進而獲得人工仿豬籠草超滑表面；利用人工仿豬籠草超滑表面對水滴表現出的低摩擦阻力，降低水滴在其表面滯留的時間與概率，實現對金屬的大氣腐蝕防護。

具體包括：

(1)金屬鋁的表面清洗：依次用丙酮、去離子水清洗金屬鋁表面，氮氣吹干待用；

(2)金屬鋁表面的拋光：以鋁為陽極、不銹鋼為陰極，在2℃的體積比為1:5的高氯酸與乙醇溶液中進行鋁的電化學拋光，拋光電壓為20V直流電壓，拋光時間為1分鐘；

(3)粗糙的微觀結構膜的制備：以拋光后的鋁為陽極，不銹鋼電極為陰極，0.3M乙二酸的水溶液為電解液，采用陽極氧化方式在金屬表面制備粗糙氧化鋁膜，同時兩極間施加80V直流電壓，氧化時間為1分鐘，溫度為室溫；

(4)表面修飾：將上述表面附有粗糙膜的試樣浸泡在含0.1-2％(體積百分比)的十六烷基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中浸泡5分鐘，取出后在120℃環境中處理5分鐘；

(5)液體膜的覆蓋：將全氟聚醚滴加至粗糙結構表面，直至表面全部被全氟聚醚液膜覆蓋，并將試樣傾斜20°放置2小時，獲得人工仿豬籠草超滑表面。

所述步驟(5)中，全氟聚醚為含-(CF₂)_n-的常溫不揮發液體。

所述步驟(5)進一步的說，將含-(CF₂)_n-的常溫不揮發液體滴加至粗糙結構表面在基體微觀結構的毛細作用下，全氟聚醚可以穩定存在于粗糙結構表面，進而形成一層連續的光滑的液體膜。

其中,由于水滴與獲得的人工仿豬籠草超滑表面的摩擦阻力很小，可以很容易在表面移動，因此，人工仿豬籠草超滑表面可通過降低水滴在其表面滯留的概率與時間，進而起到防止金屬大氣腐蝕的作用。

本發明所具有的優點：

通過本發明的方式制備所得人工仿豬籠草超滑表面，可以通過阻止雨水沉降、鹽粒潮解等方式導致的水滴在材料表面的存在，進而抑制金屬的腐蝕。本發明制備方法操作簡單易行，制備費用低廉，不需要昂貴的設備，所用試劑無環境危害。

附圖說明

圖1為水滴在本發明實施例提供的傾斜的人工仿豬籠草超滑表面上的滑移過程圖。

圖2為NaCl顆粒在本發明實施例提供的傾斜的人工仿豬籠草超滑表面的潮解及滑移的過程圖(RH＝90％)。

具體實施方式

實施例1

(1)金屬鋁的表面清洗：依次用丙酮、去離子水清洗金屬鋁表面，氮氣吹干待用；

(2)金屬鋁表面的電化學拋光：以鋁為陽極、不銹鋼為陰極，在5℃的體積比為1:5的高氯酸/乙醇溶液中進行鋁的電化學拋光，拋光電壓為18V直流電壓，拋光時間為3分鐘；