[發(fā)明專利]一種石墨烯表面處理提高銅鎂合金耐蝕性的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710483832.7
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107354497B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳建清;何青;馬愛斌;江靜華;宋丹;楊東輝
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學
• 主分類號: C25D9/04
• 分類號: C25D9/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 沈進

本發(fā)明提供了一種石墨烯表面處理提高銅鎂合金耐蝕性的方法，首先以自制的氧化石墨烯溶液為電解質(zhì)，采用電沉積法在銅鎂合金表面沉積氧化石墨烯片層；然后采用電化學還原法，將氧化石墨烯片層還原為石墨烯，在銅鎂合金表面獲得石墨烯涂層。其中，電解液中氧化石墨烯濃度為0.5~1.5g/L，沉積電位為?0.5~?1.5V，沉積時間為8~12min，電化學還原電位為?1.1~?1.5V，時間為3000~3600s。本發(fā)明在銅鎂合金表面獲得致密度高、結(jié)合緊密、還原程度高的石墨烯涂層，既可改善合金表面的耐蝕性，又能保持其優(yōu)良的導(dǎo)電性。本發(fā)明工藝操作與設(shè)備要求簡單，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石墨烯表面處理提高銅鎂合金耐蝕性的方法，屬于合金防腐加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

銅鎂合金是一種以少量鎂為添加元素的固溶強化型合金，由于銅和鎂的原子半徑比較接近，當鎂原子摻雜到銅金屬中，會使得其強度大大提高，卻對導(dǎo)電性能影響較小。銅鎂合金最早用于制造電氣化鐵路的承力索，因其具有機械強度高、耐磨性、耐熱性及抗高溫氧化性好、導(dǎo)電率適中的特點，已被試用于時速300 km及以上的高速鐵路接觸線。1993年德國鐵路公司(DBAG)牽頭首次研制出應(yīng)用于電氣化高速鐵路接觸線的銅鎂合金，通過現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)顯示，銅鎂合金接觸線使用壽命約為銅銀合金接觸線的4倍。由此為其廣泛的應(yīng)用拉開了序幕，除了應(yīng)用于電氣化鐵道用承力索、接觸線外，在揚聲器引線、音響及高張力漆包線等特殊用線方面也得到廣泛應(yīng)用，在諸多領(lǐng)域可代替鎘青銅。

在銅鎂合金中，高活性鎂元素的加入，使得接觸線的耐蝕性有所減弱，在沿海地區(qū)應(yīng)用時發(fā)現(xiàn)了明顯的發(fā)黑銹蝕現(xiàn)象，影響了銅鎂合金接觸線的使用。

石墨烯具有使一個原子層厚度的石墨片層，具有許多優(yōu)異的電子及機械性能，在電子、能源、傳感器等多個領(lǐng)域都有潛在應(yīng)用。在金屬材料的防腐領(lǐng)域，石墨烯也具有非常大的應(yīng)用潛力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種石墨烯表面處理提高銅鎂合金耐蝕性的方法，該方法在不損失電導(dǎo)性的前提下提高銅鎂合金的耐腐蝕性。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種石墨烯表面處理提高銅鎂合金耐蝕性的方法，包括如下步驟：先以氧化石墨烯溶液為電解質(zhì)溶液，在銅鎂合金表面沉積氧化石墨烯片層，然后將銅鎂合金表面沉積的氧化石墨烯片層通過電化學還原為石墨烯，得到具有石墨烯表面涂層的銅鎂合金。

所述銅鎂合金經(jīng)過預(yù)處理，除去表面的污漬和銹跡，所述預(yù)處理為拋光、氨水浸泡、蒸餾水清洗和無水乙醇超聲清洗中一種或多種處理。

所述氧化石墨烯溶液為氧化石墨烯水溶液與聚乙二醇組成的混合溶液，其中混合溶液中氧化石墨烯的濃度為0.5~1.5g/L，聚乙二醇濃度為0.1g/L。

采用恒電位法，在銅鎂合金電極表面加負的電勢使氧化石墨烯片層沉積于銅鎂合金表面上。

所述沉積電位為-0.5~-1.5V，沉積時間為8~12min。

在電化學還原前，將所述表面沉積了氧化石墨烯片層的銅鎂合金置于真空干燥箱干燥，干燥溫度為60^oC。

所述電化學還原采用三電極系統(tǒng)，表面沉積氧化石墨烯片層的銅鎂合金為工作電極，飽和氯化鉀/甘汞電極為參比電極，鉑電極為輔助電極。

所述電化學還原的電解質(zhì)為由K₂HPO₄溶液和KH₂PO₄溶液組成的PBS緩沖溶液，PBS緩沖溶液中K₂HPO₄與KH₂PO₄濃度均為0.1mol/L，pH值為5.0，且在還原前通N₂ 10min以降低溶液的氧含量。

所述電化學還原電位為-1.1~-1.5V，電化學還原時間為3000~3600s。