[發明專利]一種鋁合金表面耐腐蝕自組裝摻雜膜層及其制備方法

在審

• 申請號: 201510085937.8
• 申請日: 2015-02-22
• 公開（公告）號: CN104630749A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 溫玉清;郭榮;蒙術定;尚偉;王旭峰
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C23C18/00
• 分類號: C23C18/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于金屬材料表面電化學腐蝕領域，特別涉及一種在鋁合金表面具有耐腐蝕功能的摻雜TiO₂微粒自組裝膜層及其制備方法。

背景技術

鋁及鋁合金由于具有強度高、密度小、導電導熱性強、力學性能優異、可加工性好等優點而廣泛應用于化學工業、航空航天工業、汽車制造業、食品工業、電子、儀器儀表業以及海洋船舶工業等領域。但在實際應用過程中，鋁合金就呈現出表面硬度較低、耐磨性及耐蝕性差等諸多問題，這在很大程度上限制了鋁合金的應用范圍。鋁合金成分和熱處理對鋁合金性能的提高固然很大，但在許多場合還要求鋁合金表面具有耐磨、耐腐蝕等特殊性能，而且大部分鋁合金材料的失效大都是從表面開始的，因而提高材料的表面性能顯得尤為重要。目前通過自組裝技術在基體表面形成由化學鍵連接的具有一定取向、緊密排列的二維有序的分子膜。且在此基礎上添加了TiO₂顆粒制備出具有較高耐蝕性的自組裝摻雜膜層，該方法操作簡單方便，無需復雜貴重的儀器。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋁合金表面耐腐蝕自組裝摻雜膜層及其制備方法。

本發明的鋁合金表面耐腐蝕自組裝摻雜膜層在鋁合金表面，包括自組裝膜及其摻雜微粒。

本發明的鋁合金表面耐腐蝕自組裝摻雜膜層為在經預處理后的鋁合金表面通過自組裝技術與微粒的共同作用而形成自組裝摻雜膜，再經烘干而制得。

制備該鋁合金表面耐腐蝕自組裝摻雜膜層的具體步驟為：

(1)鋁合金先經濃度為30~60?g/L的NaOH溶液除去表面包鋁層；隨后依次用600#、1000#和1200#砂紙逐級打磨至光滑，用分析純丙酮和超聲波清洗5~15?min；隨后再采用濃度為1~5?mol/L的NaOH溶液在20~50℃下堿洗1~10?min，最后用去離子水清洗2~3次，干燥待用。

(2)將無水乙醇與雙（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物按照體積比為70~90:30~10配制成總體積為80~100?mL的混合溶液，待溶液陳化1~6?h穩定后，加入1~30mL聚乙二醇200，超聲震蕩60~120?min，同時加入100~500?mg?TiO₂微粒，使其分散均勻，最后滴加分析純乙酸調節溶液pH值至4~6，待用。

(3)將步驟(1)處理后待用的鋁合金浸入步驟(2)所得待用溶液中浸泡1~10?min后取出；再用去離子水清洗以去除表面溶液，80~120℃下真空干燥箱固化1~3小時后，即制得鋁合金表面耐腐蝕自組裝摻雜膜層。

所述原料和試劑均為化學純及以上純度。

本發明成本低，制備工藝簡單，成膜時間短，所制備的自組裝摻雜膜具有高阻抗、低腐蝕電流密度，膜層表面均勻平整，在鋁合金基體上結合力好，能很好的提高鋁合金表面防腐蝕能力，且對環境和設備不造成污染。

附圖說明

圖1為本發明實施例制備的鋁合金表面耐腐蝕自組裝摻雜TiO₂膜層的SEM圖。

具體實施方式

實施例：

(1)鋁合金先經濃度為40?g/L的NaOH溶液除去表面包鋁層；隨后依次用600#、1000#和1200#砂紙打磨至光滑，用分析純丙酮和超聲波清洗15分鐘；隨后再采用濃度為4?mol/L的NaOH溶液在25℃下堿洗1分鐘，最后用去離子水清洗3次，干燥待用。

(2)將無水乙醇與雙（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物按照體積比為85:15配制成總體積為100?mL的混合溶液，待溶液陳化5?h穩定后，加入15mL聚乙二醇200，超聲震蕩90?min，同時加入300?mg?TiO₂微粒，使其分散均勻，最后滴加分析純乙酸調節溶液pH值至6，待用。

(3)將步驟(1)處理后待用的鋁合金浸入步驟(2)所得待用溶液中浸泡5?min后取出；再用去離子水清洗以去除表面溶液，100℃下真空干燥箱固化1小時后，即鋁合金表面耐腐蝕自組裝摻雜TiO₂膜層。

所述原料和試劑均為分析純。

極化曲線是腐蝕科學中常用的電化學手段之一，是研究膜層、涂層、轉化膜等覆蓋金屬電極腐蝕速率的有效工具。對本實施例制備的鋁合金表面耐腐蝕自組裝摻雜TiO₂膜層進行電化學耐蝕性能測試，采用三電極體系，質量百分比濃度為3.5%的NaCl水溶液為腐蝕介質，對其進行塔菲爾曲線掃描得到結果如表1。

表1：試樣在3.5%(w)NaCl水溶液中的自腐蝕電位及腐蝕電流密度的對比