一种镁合金表面疏水膜层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种镁合金表面疏水膜层的制备方法。首先，对镁合金基体进行打磨、抛光、水洗、除油、超声波水洗等预处理；然后，配制微弧氧化液，对预处理后的镁合金进行微弧氧化形成微弧氧化膜；之后，配制自组装液，对微弧氧化后的镁合金进行自组装成膜；最后，取出镁合金于80℃下固化1~2小时，得到镁合金表面疏水涂层。本发明专利技术的方法操作简单，所制备的镁合金表面疏水膜层与基体结合牢固，表面平整，粗糙度小，具有较高的电化学阻抗和较低的腐蚀电流密度，表面疏水性接近超疏水，能够较好的提高镁合金的耐腐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金表面疏水膜层的制备方法
本专利技术属于金属材料表面腐蚀与防护领域，特别涉及一种镁合金表面疏水膜层的制备方法。
技术介绍
镁合金是有色金属中最具发展前景的结构材料，由于它具有十分优良的特性，在工业生产的各个领域都有着广泛的用途。但是，镁合金的标准电极电位很负，使得镁合金的耐蚀性很差，从而限制了它的应用。因此，常通过各种表面处理技术来提高其耐蚀性能。在镁合金表面制备疏水膜层，一方面可以对镁合金表面起到防污、防水、自清洁等功能；另一方面则可以抑制镁合金的腐蚀，拓宽其应用领域。疏水性涂层一般指涂层表面对水的静态接触角在90°以上的涂层，超疏水性涂层一般是指涂层表面对水的静态接触角在150°以上的涂层。超疏水表面已在自然界生物中表现出卓越的自清洁效果，如荷叶表面。由于超疏水性材料具有许多独特的表面性能，比如自清洁、防腐蚀、超疏水等，因此在很多领域具有潜在的应用价值。微弧氧化技术由于其独特的优点成为镁合金最有前景的表面处理技术之一。自组装技术制备自组装膜是近年来发展迅速的一种绿色环保的防腐蚀方法，而且它具有操作工艺简单、环保等特点。本申请首先利用微弧氧化技术在镁合金上形成多孔的微观粗糙表面，再利用自组装技术，在其微观粗糙表面上形成自组装层，所得到的疏水复合膜层对提高镁合金的耐蚀性能和扩大镁合金的应用范围有着重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种镁合金表面疏水膜层的制备方法，从而提高镁合金的疏水性和防腐蚀效果。具体步骤为：(1)将镁合金依次用280#、600#、800#和1200#水磨砂纸逐级打磨抛光，水洗，然后在碱性除油液中50~70℃下除油1~5分钟，再分别经热水和冷水洗，然后在无水乙醇中超声波清洗5~15分钟，再在去离子水中超声波清洗5~15分钟，50℃下烘干备用；所述碱性除油液配方为：磷酸钠10~30g/L，氢氧化钠10~30g/L，碳酸钠10~30g/L。(2)将经步骤(1)处理后的镁合金放入微弧氧化电解液中作为阳极进行微弧氧化处理，阴极为不锈钢，采用脉冲微弧氧化方式，设置处理参数为：终止电压180~220伏特，氧化时间30~40分钟，脉冲频率50~200赫兹，占空比30~70%；微弧氧化结束后，将镁合金用蒸馏水冲洗并置于50℃的鼓风烘箱中干燥备用；所述微弧氧化电解液配方为：硅酸钠4~6g/L，氟化钠8~10g/L，氢氧化钠10~12g/L。(3)按体积比40:5:5取无水乙醇、十六烷基三甲氧基硅烷和蒸馏水于烧杯中充分混合，将烧杯放入磁力搅拌器，在40~70℃下中速搅拌2小时，静置大约2小时备用。将经步骤(2)微弧氧化处理后的镁合金放入自组装液中，于40~70℃下浸泡10~50分钟后取出，用蒸馏水冲洗掉多余的自组装溶液，然后放入鼓风干燥箱中，于80℃进行固化处理1~2小时，即制得镁合金表面疏水膜层。所述磷酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、无水乙醇、硅酸钠、氟化钠和十六烷基三甲氧基硅烷均为化学纯及以上纯度。本专利技术的方法操作简单，所制备的镁合金表面疏水膜层与基体结合牢固，表面平整，粗糙度小，具有较高的电化学阻抗和较低的腐蚀电流密度，表面疏水性接近超疏水，能够较好的提高镁合金的耐腐蚀性能。附图说明图1为本专利技术实施例制备的镁合金表面疏水膜层的SEM图。图2为本专利技术实施例制备的镁合金表面疏水膜层的接触角测试图。图3为本专利技术实施例制备的镁合金表面疏水膜层的Tafel极化曲线图。图4为本专利技术实施例制备的镁合金表面疏水膜层的交流阻抗图。具体实施方式实施例：(1)将AZ91镁合金依次用280#、600#、800#和1200#水磨砂纸逐级打磨抛光，水洗，然后在60℃的碱性除油液中除油1分钟，再分别经热水和冷水洗，然后在无水乙醇中超声波清洗10分钟，再在去离子水中超声波清洗10分钟，50℃下烘干备用；所述碱性除油液配方为：磷酸钠20g/L，氢氧化钠20g/L，碳酸钠20g/L。(2)将经步骤(1)处理后的AZ91镁合金放入微弧氧化电解液中作为阳极进行微弧氧化处理，阴极为不锈钢，采用脉冲微弧氧化方式，设置处理参数为：终止电压200伏特，氧化时间30分钟，脉冲频率50赫兹，占空比30%；微弧氧化结束后，将AZ91镁合金用蒸馏水冲洗并置于50℃的鼓风烘箱中干燥备用；所述微弧氧化电解液配方为：硅酸钠5g/L，氟化钠8g/L，氢氧化钠10g/L。(3)按体积比40:5:5取无水乙醇、十六烷基三甲氧基硅烷和蒸馏水于烧杯中充分混合，60℃下中速搅拌2小时，静置大约2小时备用。将经步骤(2)微弧氧化处理后的AZ91镁合金放入自组装液中，于60℃下浸泡10分钟后取出，用蒸馏水冲洗掉多余的自组装溶液，然后放入鼓风干燥箱中，于80℃进行固化处理1小时，即制得镁合金表面疏水膜层。所述磷酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、无水乙醇、硅酸钠、氟化钠和十六烷基三甲氧基硅烷均为化学纯。本实施例制得的镁合金表面疏水膜层厚度约为16μm，通过SEM表征表明，膜层表面平整。通过粗糙度测试表明，膜层的粗糙度为0.348μm，小于镁合金表面微弧氧化膜的粗糙度0.453μm。通过接触角测试表明，膜层的接触角为145.07°，疏水性较好，接近超疏水。对本实施例制得的疏水膜层进行电化学耐蚀性能测试，采用三电极体系（具有疏水膜层的镁合金试样为研究电极，铂电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极），腐蚀介质为质量百分比浓度为3.5%的NaCl溶液。本实施例所获得的镁合金表面疏水膜层的电化学阻抗达到2.00×106Ω·cm2以上，比AZ91镁合金基体的电化学阻抗5.75×102Ω·cm2，增大了四个数量级，镁合金表面疏水膜层的腐蚀电流密度为1.314×10-8A/cm2，比镁合金基体的腐蚀电流密度1.951×10-5A/cm2，减小了三个数量级，明显的提高了镁合金的耐蚀性能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镁合金表面疏水膜层的制备方法，其特征在于具体步骤为：(1) 将镁合金依次用280#、600#、800#和1200#水磨砂纸逐级打磨抛光，水洗，然后在碱性除油液中50~70 ℃下除油1~5分钟，再分别经热水和冷水洗，然后在无水乙醇中超声波清洗5~15分钟，再在去离子水中超声波清洗5~15分钟，50℃下烘干备用；所述碱性除油液配方为：磷酸钠10~30 g/L，氢氧化钠10~30 g/L，碳酸钠10~30 g/L；(2) 将经步骤(1)处理后的镁合金放入微弧氧化电解液中作为阳极进行微弧氧化处理，阴极为不锈钢，采用脉冲微弧氧化方式，设置处理参数为：终止电压180~220伏特，氧化时间30~40分钟，脉冲频率50~200赫兹，占空比30~70 %；微弧氧化结束后，将镁合金用蒸馏水冲洗并置于50℃的鼓风烘箱中干燥备用；所述微弧氧化电解液配方为：硅酸钠4~6 g/L，氟化钠8~10 g/L，氢氧化钠10~12 g/L；(3) 按体积比40:5:5取无水乙醇、十六烷基三甲氧基硅烷和蒸馏水于烧杯中充分混合，将烧杯放入磁力搅拌器，在40~70℃下中速搅拌2小时，静置大约2小时备用；将经步骤(2)微弧氧化处理后的镁合金放入自组装液中，于40~70℃下浸泡10~50分钟后取出，用蒸馏水冲洗掉多余的自组装溶液，然后放入鼓风干燥箱中，于80℃进行固化处理1~2小时，即制得镁合金表面疏水膜层；所述磷酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、无水乙醇、硅酸钠、氟化钠和十六烷基三甲氧基硅烷均为化学纯及以上纯度。...

【技术特征摘要】
1.一种镁合金表面疏水膜层的制备方法，其特征在于具体步骤为：(1)将镁合金依次用280#、600#、800#和1200#水磨砂纸逐级打磨抛光，水洗，然后在碱性除油液中50~70℃下除油1~5分钟，再分别经热水和冷水洗，然后在无水乙醇中超声波清洗5~15分钟，再在去离子水中超声波清洗5~15分钟，50℃下烘干备用；所述碱性除油液配方为：磷酸钠10~30g/L，氢氧化钠10~30g/L，碳酸钠10~30g/L；(2)将经步骤(1)处理后的镁合金放入微弧氧化电解液中作为阳极进行微弧氧化处理，阴极为不锈钢，采用脉冲微弧氧化方式，设置处理参数为：终止电压180~220伏特，氧化时间30~40分钟，脉冲频率50~200赫兹，占空比30~...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚伟，李雨晴，展晓强，温玉清，王媛媛，熊希龄，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西,45