一种采用氮掺杂石墨烯量子点涂层提高镁合金耐蚀性的方法技术

技术编号:19442225 阅读:22 留言:0更新日期:2018-11-14 15:24
本发明专利技术提供了一种采用氮掺杂石墨烯量子点涂层提高镁合金耐蚀性的方法,先以石墨烯量子溶液为电解质溶液,采用三电极系统,以镁合金为工作电极,饱和氯化钾/甘汞电极为参比电极,铂电极为辅助电极,在镁合金表面电化学沉积氮掺杂石墨烯量子点,然后将沉积的氮掺杂石墨烯量子点涂层放置在硅烷化溶液中,硅烷化处理的温度为40~55℃,硅烷化静置时间为1~2h,将经过硅烷化处理的镁合金干燥,即在镁合金的表面设置氮掺杂石墨烯量子点涂层。本发明专利技术通过在镁合金表面均匀电沉积氮掺杂石墨烯量子点,随后采用硅烷化处理提高镁合金和氮掺杂石墨烯量子点的结合力,在镁合金表面获得致密度高、结合紧密的氮掺杂石墨烯量子点涂层。

【技术实现步骤摘要】
一种采用氮掺杂石墨烯量子点涂层提高镁合金耐蚀性的方法
本专利技术属于化工领域,涉及一种金属表面处理技术,具体来说是一种采用氮掺杂石墨烯量子点涂层提高镁合金耐蚀性的方法。
技术介绍
镁具有密度低(其密度为1.74g/cm3,仅为铝的2/3和铁的1/4)的特点,并且镁合金比强度比刚度高,具有优良的电磁屏蔽性能和导热导电性能,被称为21世纪的绿色工程材料,在通讯电子汽车制造武器装备和航空航天等领域具有广阔应用前景。但是由于镁合金腐蚀性能差的特点,使得现在对镁合金表面防腐的研究体现的尤为重要。一般镁合金表面耐腐蚀涂层,会有磷酸盐涂层、微弧氧化涂层、超疏水涂层、石墨烯涂层等。在CorrosionScience期刊2016年一篇文献CompositemagnesiumphosphatecoatingsforimprovedcorrosionresistanceofmagnesiumAZ31alloy,通过化学沉积的方法,在镁合金表面形成磷酸盐涂层,很好的提高了镁合金的耐腐蚀性能。中国科学院长春应用化学研究所在2016年申请的一个专利:镁合金表面功能化石墨烯涂层及其制备方法(CN201610675476.4),这篇专利就是通过镁合金表面功能化石墨烯涂层,很好地提高镁合金的耐腐蚀性能。石墨烯量子点作为一种新型的零维石墨烯基材料,其尺寸在100纳米以下,由于其独特的物理化学性质,包括大表面积、低细胞毒性、优良的生物相容性、强量子限制和边缘效应,目前受到越来越多的关注。石墨烯量子点拥有一个石墨烯结构,这使得它们具有石墨烯的一些不寻常的性质。由于存在羟基、环氧和羰基,石墨烯量子点表现出与氧化石墨烯类似的性质;在这方面,石墨烯量子点是亲水的,有很强的溶解倾向,而p-p共轭键的存在为石墨烯量子点提供了粘结能力。
技术实现思路
针对现有技术中的上述技术问题,本专利技术提供了一种采用氮掺杂石墨烯量子点涂层提高镁合金耐蚀性的方法,所述的这种采用氮掺杂石墨烯量子点涂层提高镁合金耐蚀性的方法要解决现有技术中的镁合金表面的防腐蚀效果不佳的技术问题。本专利技术提供了一种采用氮掺杂石墨烯量子点涂层提高镁合金耐蚀性的方法,先以石墨烯量子溶液为电解质溶液,采用三电极系统,以镁合金为工作电极,饱和氯化钾/甘汞电极为参比电极,铂电极为辅助电极,在镁合金表面电化学沉积氮掺杂石墨烯量子点,然后将沉积的氮掺杂石墨烯量子点涂层放置在硅烷化溶液中,硅烷化处理的温度为40~55℃,硅烷化静置时间为1~2h,将经过硅烷化处理的镁合金干燥,即在镁合金的表面设置氮掺杂石墨烯量子点涂层。进一步的,所述电化学沉积电流为0.20~0.26A,电化学沉积时间为480~600s。进一步的,所述硅烷化处理的溶液为甲基三甲氧基硅烷、无水乙醇与稀释剂,所述的甲基三甲氧基硅烷、无水乙醇与稀释剂的摩尔比为1:3:5至1:3:6。进一步的,所述的稀释剂为水。进一步的,所述的石墨烯量子溶液的浓度为8~15mg/mL。本专利技术通过在镁合金表面均匀电沉积氮掺杂石墨烯量子点,随后采用硅烷化处理提高镁合金和氮掺杂石墨烯量子点的结合力,在镁合金表面获得致密度高、结合紧密的氮掺杂石墨烯量子点涂层。本专利技术和已有技术相比,其技术进步是显著的。本专利技术把石墨烯量子点成功应用到耐腐蚀涂层当中,并很好地提高了耐腐蚀性能。本专利技术的操作步骤及设备要求简单,易于实现,具有氮掺杂石墨烯量子点涂层的自腐蚀电位比无涂层的镁合金的自腐蚀电位更高、自腐蚀电流更小,提高了镁合金的耐蚀性。附图说明图1为实施例1中氮掺杂石墨烯量子点涂层断口处扫描电子显微镜图。图2为实施例1中氮掺杂石墨烯量子点涂层的极化曲线图。图3位实施例2中氮掺杂石墨烯量子点涂层断口处扫描电子显微镜图。图4为实施例2中氮掺杂石墨烯量子点涂层的极化曲线图。具体实施方式本专利技术所述的氮掺杂石墨烯量子点涂层提高镁合金耐蚀性的方法不只局限于该具体实例,所有试验用AZ31镁合金试样。实施例11)预处理,步骤如下:将AZ31镁合金用砂纸进行打磨,抛光,超声清洗,随后用蒸馏水冲洗,无水乙醇超声清洗10min。2)电沉积氮掺杂石墨烯量子点涂层:利用CHI860D型电化学工作站,组装三电极体系,经步骤1)预处理后的AZ31镁合金为工作电极,铂电极为辅助电极,饱和甘汞电极为参比电极。取10mg/mL的氮掺杂石墨烯量子点溶液100ml,进行超声分散30分钟后作为电解质溶液。选择恒电流法,电流为0.26A,电沉积时间为10分钟。经电化学沉积后取出AZ31镁合金放置空间中干燥10分钟,得到AZ31镁合金表面氮掺杂石墨烯量子点涂层。3)硅烷化处理:硅烷化处理的溶液为甲基三甲氧基硅烷、无水乙醇与稀释剂的摩尔比为1:3:5,将步骤2)得到的氮掺杂石墨烯量子点涂层的AZ31镁合金放置在硅烷化溶液中,硅烷化处理的温度为55℃,硅烷化静置时间为2h,将硅烷化处理的AZ31镁合金放置在60℃下干燥5h,即获得氮掺杂石墨烯量子点涂层。与现有技术相比,本专利技术提供的一种氮掺杂石墨烯量子点涂层提高镁合金耐蚀性的方法,解决了氮掺杂石墨烯量子点均匀电沉积在镁合金表面,并且通过硅烷化处理,提高氮掺杂石墨烯量子点涂层与镁合金的结合力。对本实施例制得的氮掺杂石墨烯量子点涂层进行电化学耐蚀性能测试,采用三电极体系,具体氮掺杂石墨烯量子点涂层的AZ31镁合金为工作电极,铂电极为辅助电极,饱和甘汞电极为参比电极,腐蚀介质为浓度为0.1mol/L氯化钠溶液。图1给出了氮掺杂石墨烯量子点截面扫描电子显微镜图,可以看出,涂层厚度约为23.90μm。图2给出了没有涂层的AZ31镁合金和表面具有氮掺杂石墨烯量子点涂层的AZ31镁合金的极化曲线。可以看出本实施例所获得的氮掺杂石墨烯量子点涂层的自腐蚀电位提高约0.1V,腐蚀电流密度下降了约2个数量级。实施例21)预处理,步骤如下:本实施例2所采用的试样材料为AZ31镁合金用2000#砂纸进行打磨,抛光,超声清洗,随后用蒸馏水冲洗,无水乙醇超声清洗15min。2)电沉积氮掺杂石墨烯量子点涂层:利用CHI860D型电化学工作站,组装三电极体系,经步骤1)预处理后的AZ31镁合金为工作电极,铂电极为辅助电极,饱和甘汞电极为参比电极,取10mg/mL的氮掺杂石墨烯量子点溶液100ml,进行超声分散30分钟后作为电解质溶液。选择恒电流法,电流为0.20A,电沉积时间为8分钟。经电化学沉积后取出AZ31镁合金放置空间中干燥15分钟,得到AZ31镁合金表面氮掺杂石墨烯量子点涂层。3)硅烷化处理:硅烷化处理的溶液为甲基三甲氧基硅烷、无水乙醇与稀释剂的摩尔比为1:3:6,将步骤2)得到的氮掺杂石墨烯量子点涂层的AZ31镁合金放置在硅烷化溶液中,硅烷化处理的温度为40℃,硅烷化静置时间为1h,将硅烷化处理的AZ31镁合金放置在80℃下干燥8h,即获得氮掺杂石墨烯量子点涂层。与现有技术相比,本专利技术提供的一种氮掺杂石墨烯量子点涂层提高镁合金耐蚀性的方法,解决了氮掺杂石墨烯量子点均匀电沉积在镁合金表面,并且通过硅烷化处理,提高氮掺杂石墨烯量子点涂层与镁合金的结合力。对本实施例制得的氮掺杂石墨烯量子点涂层进行电化学耐蚀性能测试,采用三电极体系,带有涂层的AZ31镁合金为工作电极,铂电极为辅助电极,饱和甘汞电极为参比电极,腐蚀介本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种采用氮掺杂石墨烯量子点涂层提高镁合金耐蚀性的方法,其特征在于:先以石墨烯量子溶液为电解质溶液,采用三电极系统,以镁合金为工作电极,饱和氯化钾/甘汞电极为参比电极,铂电极为辅助电极,在镁合金表面电化学沉积氮掺杂石墨烯量子点,然后将沉积的氮掺杂石墨烯量子点涂层放置在硅烷化溶液中,硅烷化处理的温度为40~55℃,硅烷化静置时间为1~2h,将经过硅烷化处理的镁合金干燥,即在镁合金的表面设置氮掺杂石墨烯量子点涂层。

【技术特征摘要】
1.一种采用氮掺杂石墨烯量子点涂层提高镁合金耐蚀性的方法,其特征在于:先以石墨烯量子溶液为电解质溶液,采用三电极系统,以镁合金为工作电极,饱和氯化钾/甘汞电极为参比电极,铂电极为辅助电极,在镁合金表面电化学沉积氮掺杂石墨烯量子点,然后将沉积的氮掺杂石墨烯量子点涂层放置在硅烷化溶液中,硅烷化处理的温度为40~55℃,硅烷化静置时间为1~2h,将经过硅烷化处理的镁合金干燥,即在镁合金的表面设置氮掺杂石墨烯量子点涂层。2.据权利要求1所述的一种氮掺杂石墨烯量子点涂层提高镁合金耐蚀性的方法,其特征在于:所述电化学沉积电...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈爱英蒋宝坤王现英
申请(专利权)人:上海理工大学
类型:发明
国别省市:上海,31

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