[發明專利]一種鈦合金的超疏水復合膜層及其制備方法

有效

• 申請號: 202011045539.0
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112226771B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 陳永楠;楊澤慧;王楠;張震;張龍;徐義庫;趙秦陽;姜超平;陳宏;郝建民
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: C23C28/04
• 分類號: C23C28/04;C25D11/26;C23C26/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發明公開了一種鈦合金的超疏水復合膜層及其制備方法，屬于復合膜層制備領域。本發明的制備方法，包括以下步驟：1)將鈦合金進行微弧氧化處理，得到具有微弧氧化膜層的鈦合金；2)將六偏磷酸鈉和硅酸鈉溶于水，配制水熱反應液；將所述具有微弧氧化膜層的鈦合金置于盛有所述水熱反應液的反應釜中，進行水熱反應，反應結束后，得到具有超疏水復合膜層的鈦合金；本發明的制備方法，采用水熱合成法在鈦合金微弧氧化膜層上進行原位反應生成具有針狀結構的膜層，起到了封孔的效果，針狀結構的膜層與微弧氧化膜層結合良好。

技術領域

本發明屬于復合膜層制備領域，尤其是一種鈦合金的超疏水復合膜層及其制備方法。

背景技術

鈦合金、鋁合金和鎂合金是目前常見的輕金屬，應用在汽車、航空航天等領域。鈦合金由于其質量輕、比強度高、耐蝕性強、熱穩定性好等優點受到人們的廣泛關注，在生物醫療、航空航天、船舶制造業等領域有著廣泛的應用。但由于鈦合金密度較小、自身的塑性剪切抗力較低且其加工硬化能力較弱從而導致其耐磨性能較差。同時，鈦原子外層的電子極易于失去，而且鈦合金的熱導率較低在鈦合金表面及其容易產生粘性較大的氧化膜層，導致表面容易產生黏著摩擦，使得鈦合金在實際服役過程中的安全性有很大的局限性，尤其是鈦合金在航空發動機等重要部位使用時，極易產生摩擦，在接受巨大摩擦的同時，腐蝕介質也會趁虛而入加速腐蝕介質對金屬材料的腐蝕，摩擦和腐蝕同時發生對金屬材料的破壞進一步增大，長時間的服役條件下極易造成工件的失效，帶來巨大的人員傷亡及經濟損失。因此，在鈦合金表面制備硬質膜層來提高鈦合金的耐磨性能和耐蝕性能具有重要的研究意義。

微弧氧化工藝是近年來發展起來的一種有色金屬(如鋁、鋁、鈦等)表面處理工藝，具有環境友好、處理速度快、效率高等優勢作為輕金屬的表面常用處理手段，尤其是鈦合金表面微弧氧化處理，由于微弧氧化所得陶瓷層具有高硬度、可以有效的提高鈦合金的耐磨性，使該技術廣泛地應用于鈦合金產品的表面處理，但由于微弧氧化膜層外層為多孔的陶瓷層，表面的孔無疑為腐蝕介質接觸金屬基體提供了可能，因此膜層的耐蝕性需要進一步提高，因而在微弧氧化膜層表面再制備一層疏水膜層可以在提高其耐磨性的同時對耐蝕性能進一步提高。

目前提高微弧氧化膜層耐蝕性的技術主要有通過在表面涂覆無機膜層來封孔，使得耐蝕性提升。但是涂覆會導致界面的引入使得結合力差因而不能長期存在。

發明內容

本發明的目的在于微弧氧化膜層采用涂覆無機膜層來封孔進而提高耐蝕性，存在的無機膜層與微弧氧化膜層結合力差的的缺點，提供一種鈦合金的超疏水復合膜層及其制備方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種鈦合金的超疏水復合膜層的制備方法，包括以下步驟：

1)將鈦合金進行微弧氧化處理，得到具有微弧氧化膜層的鈦合金；

2)將六偏磷酸鈉和硅酸鈉溶于水，配制水熱反應液；

將所述具有微弧氧化膜層的鈦合金置于盛有所述水熱反應液的反應釜中，進行水熱反應，反應結束后，得到具有超疏水復合膜層的鈦合金；

所述水熱反應的條件為：水熱反應溫度為120-360℃，水熱反應時間為4-24h。

進一步的，步驟1)和步驟2)之間還包括：

將所述具有微弧氧化膜層的鈦合金利用酸液進行活化處理。

進一步的，所述酸液由濃硫酸、稀鹽酸、氫氟酸或/和甲酰胺稀釋得到。

進一步的，步驟1)的微弧氧化所用電解液為含有六偏磷酸鈉的磷酸鹽電解液體系。

進一步的，步驟2)中水熱反應液中，六偏磷酸鈉的濃度為0.05～2.5g/L，硅酸鈉的濃度為0.01～0.08g/L。

本發明的制備方法得到的鈦合金的超疏水復合膜層。