[發明專利]一種鎂合金表面超疏水耐蝕膜層的制備方法

有效

• 申請號: 201610188509.2
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105648431B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 梁小紅;趙軒;邱國飛;賈曉明
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C23C22/60
• 分類號: C23C22/60;C23G1/12
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發明公開了一種鎂合金表面超疏水耐蝕膜層的制備方法，屬于金屬材料表面改性領域。該方法包括以下步驟：將鎂合金表面進行預處理、醋酸酸洗、在十二烷基硫酸鈉和NaOH混合水溶液中水熱處理、干燥處理；最終在鎂合金表面得到微/納米多級結構的超疏水耐蝕膜層，通過電化學測試超疏水處理前后鎂合金的耐蝕性能，對比發現超疏水膜層能夠顯著提高鎂合金的耐蝕性。本發明對鎂合金的表面形狀、尺寸要求低，所用設備簡單、原料成本低、處理過程易實現，能一步制備出超疏水耐蝕膜層；所制備的膜使鎂合金表面對水的潤濕性大大降低，一方面提高了鎂合金的耐蝕性能；另一方面使鎂合金表面自清潔能力得到很大改善，擴展了鎂合金的應用領域。

技術領域

本發明涉及一種鎂合金表面超疏水耐蝕膜層的制備方法，屬于金屬材料表面改性領域。

背景技術

鎂合金是工業應用中最輕的金屬工程材料，其密度僅為鋁的2/3、鐵的1/4，具有高的比強度和比剛度，優良的阻尼減震與電磁屏蔽性能，良好的散熱性、導電性，加工成型方便、易于循環利用及儲量豐富等優點。因此，在汽車、電子、生物醫學、國防以及航天航空等領域的應用日益增多，被譽為21世紀綠色工程金屬結構材料。然而，鎂合金同時也存在著耐蝕性差、耐磨性差、易燃、室溫塑性變形困難等缺點，特別是耐蝕性差的缺點很大程度上制約了鎂合金性能優勢的發揮和推廣應用。

鎂合金防腐性能的提高主要從兩個方面著手，一方面是在鎂合金鑄造過程中調整其內部成分及組織結構，如降低雜質含量，添加合金元素，改變表面組織結構。另一方面是對鎂合金進行表面改性，在鎂合金表面構筑有效的保護膜，抑制和緩解鎂合金材料的腐蝕，以改善鎂合金耐蝕性能。相比較于成分或結構調控，進行表面處理能夠在保持鎂合金原有優良特性的同時更有效地提高其耐蝕性能，是較有效而簡便的方法。目前，主要常見的鎂合金材料表面處理方法有化學氧化法、陽極氧化法、離子注入技術，激光表面改性技術、物理氣相沉積技術、金屬涂層、有機物涂層等。這些方法可以改善鎂合金的耐蝕性，但是都存在不同程度的不足。近些年來，在自然界動植物表面超疏水現象的啟發下，越來越多的科研工作者致力于鎂合金表面超疏水膜層的制備與研究。金屬發生腐蝕時，大部分情況都是因為其表面存在水或者電解質溶液。在鎂合金的表面制備超疏水膜層，一方面能夠有效地降低電解質溶液與基體材料直接接觸從而減低金屬腐蝕速率；另一方面能夠使鎂合金表面具有自清潔的能力，有很好的實用前景。

雖然目前有一些在鎂合金表面制備耐蝕超疏水膜層的方法，如等離子技術、化學蝕刻、微弧氧化、化學轉化等，但現階段用于表面修飾的含氟硅烷的物質價格昂貴，而且有的方法對實驗設備要求很高。

發明內容

本發明旨在提供一種鎂合金表面超疏水耐蝕膜層的制備方法，該方法所用設備簡單、原料成本低、處理過程易于實現，且可在不修飾低表面能物質的條件下一步制備出超疏水耐蝕膜層。

本發明采用水熱法制備超疏水耐蝕膜層，通過調節pH值、加入十二烷基硫酸鈉、改變水熱反應溫度及保溫時間等條件調控膜層結構，進而改進其疏水性，提高鎂合金耐腐蝕性能。

本發明提供的一種鎂合金表面超疏水耐蝕膜層的制備方法，在得到新鮮無氧化、無油脂的裸露鎂合金基底后用醋酸進行酸洗，然后進行水熱處理，最后進行干燥處理，具體步驟如下：

1）將鎂合金塊用320目、600目、1200目的碳化硅砂紙依次打磨以除去表層的氧化物和其它雜質，然后將其依次放在去離子水和無水乙醇中分別超聲清洗5~15min，以達到脫脂去污的效果；

2）將步驟1）處理得到的鎂合金試樣的醋酸溶液中清洗，然后用無水乙醇清洗并干燥；

3）將步驟2）處理得到的鎂合金試樣放入含十二烷基硫酸鈉和NaOH混合水溶液的水熱反應釜中，水熱反應的溫度為160℃，反應時間為4~6h；經水熱反應制備超疏水膜層；