一种超疏水镁合金表面制备方法技术

本发明专利技术申请属于金属材料表面处理领域，具体公开了一种超疏水镁合金表面制备方法，包括以下步骤：(1)将镁合金机械抛光、清洗干净备用；(2)将水溶性有机膦酸溶于去离子水中，将步骤(1)中的镁合金材料浸于0.01‑0.1mol/L膦酸水溶液中，加热至95‑100℃，恒温16‑24h；(3)将步骤(2)中的镁合金材料从膦酸溶液中取出，用去离子水将镁合金洗净，干燥后得膦酸化超疏水涂层。本方案主要用于制备镁合金表面膜，解决了制备超疏水表面应用受限的问题。

A Method for Preparing Super Hydrophobic Magnesium Alloy Surface

【技术实现步骤摘要】
一种超疏水镁合金表面制备方法
本专利技术属于材料
，具体公开了一种超疏水镁合金表面制备方法。
技术介绍
超疏水表面因其具有良好的自清洁、耐腐蚀、抗污损、防冰覆等特性被广泛用于金属材料表面研究中。传统的超疏水表面制备通常是两步法，两个途径实现超疏水表面构建。途径(1)第一步制造粗糙结构，第二步在粗糙结构表面修饰低表面能物质(如氟硅烷等)；途径(2)第一步低表面能物质表面修饰，第二步在低表面能物质表面制造粗糙结构。目前制备超疏水表面的方法有刻蚀法、模板法、静电纺丝、溶胶-凝胶法、阳极氧化法、微弧氧化法、离子交换法、去合金化等，这些方法均对实验设备有较高要求并且操作复杂繁琐，生产时存在局限性，使得应用受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超疏水镁合金表面制备方法，以解决制备超疏水表面应用受限的问题。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种超疏水镁合金表面制备方法，包括以下步骤：(1)将AZ31镁合金机械抛光、清洗干净备用；(2)将水溶性有机膦酸溶于去离子水中，将步骤(1)中的镁合金材料浸于水溶性膦酸溶液中，恒温16-24h；(3)将步骤(2)中的镁合金材料从膦酸溶液中取出，用去离子水将镁合金洗净，干燥后得膦酸化超疏水涂层。本技术方案的工作原理及有益效果在于：(1)本专利技术利用金属材料的表面活性和界面反应特性，专利技术人在多次试验过程中发现，采用一步法可以制备膦酸化超疏水镁合金表面，无需两步法制备，因为苯基膦酸具有双重作用：既能构建粗糙结构，又能降低表面能；(2)苯基膦酸在溶液中失去质子后，成为荷负电的苯基膦酸离子，在镁合金材料表面与镁离子产生稳定的化学键合作用，赋予了涂层优良的疏水性能，涂层接触角大于150°。其中苯基膦酸与镁反应构筑了粗糙结构的同时，又降低了镁合金表面能；(3)本专利技术的制备方法简便快捷、成本低，具有普适性，该涂层具有耐腐蚀、防生物污损等表/界面特性，具有广泛的应用前景。进一步，步骤(1)中镁合金材料预处理包括：将镁合金材料裁剪，用SiC砂纸机械抛光至表面光滑平整，然后用依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗5-10min去除金属表面杂质和油污，吹干。使用上述方法处理镁合金后，便于在镁合金表面形成超疏水涂层。进一步，步骤(1)中依次使用SiC砂纸400#、800#、1200#、2000#打磨镁合金。使用上述型号的SiC砂纸依次打磨能使镁合金表面平整光滑，便于在镁合金表面形成超疏水涂层。进一步，步骤(2)中水溶性膦酸为苯基膦酸。使用苯基磷酸在构建粗糙结构的同时能降低表面能。进一步，步骤(2)中水溶性膦酸溶液恒温温度为95-100℃。使用上述温度的水溶性膦酸溶液能加快镁合金表面膦酸化速度。进一步，步骤(2)的水溶性膦酸溶液的物质的量浓度为0.01-0.1mol/L。使用上述浓度范围内的水溶性膦酸溶液能在镁合金表面形成厚度均匀的涂层。附图说明图1是本专利技术中超疏水镁合金的表面宏观图；图2是本专利技术中超疏水镁合金表面的扫描电镜图。具体实施方式下面通过具体实施方式进一步详细说明：本方案中，“超疏水”指代超级疏水或者形成超级疏水的性质，即极其难以润湿。使用由固体基底表面上的液滴形成的稳定接触角，作为特定固体的润湿能力的定量测定的概念，也一直是业内熟知的。润湿是当使得液体与固体表面在一起时由于分子间相互作用产生的、液体维持与固体表面接触的能力。润湿的程度(可湿性)通过黏合力与内聚力之间的力的平衡来确定。如果水滴与基底表面的稳定接触角大于90°，则通常认为是疏水的。例如，存在液滴在其上具有高稳定接触角的材料，诸如石蜡上的水，对其而言稳定接触角为约107°。许多应用需要具有大于150°的高稳定接触角的疏水涂层。这类涂层称为超疏水涂层。一种超疏水镁合金表面制备方法，采用以下步骤：(1)镁合金预处理备用；将镁合金材料裁剪，依次用400#、800#、1200#、2000#的SiC砂纸机械抛光至表面光滑平整，然后用依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗5min去除金属表面杂质和油污，吹干；(2)将水溶性有机膦酸溶于去离子水中，本实施例中水溶性膦酸优选为苯基膦酸；将步骤(1)中的镁合金材料浸于水溶性膦酸溶液中，水溶性膦酸溶液的物质的量浓度为0.01-0.1mol/L，本实施例中优选浓度0.1mol/L，将水溶性膦酸溶液加热至95-100℃，本实施例中加热温度优选为100℃，恒温16-24h，本实施例中优选恒温温度为24h；(3)将步骤(2)中的镁合金材料从膦酸溶液中取出，用去离子水将镁合金洗净，干燥后得如图1和图2所示的膦酸化超疏水涂层。实施例1将镁合金材料裁剪好后，依次用400#、800#、1200#、2000#的SiC砂纸机械抛光至光滑平整，然后依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗5min去除金属表面杂质和油污，吹干后备用；称取苯基膦酸0.5269g，溶于100ml去离子水中，将预处理后的金属材料浸于配好的苯基膦酸溶液中，95℃水热反应16h后取出，用去离子水冲洗干净后吹干，经接触角测量仪测量，涂层静态接触角为151.4°，滚动角为7.6°。实施例2将镁合金材料裁剪好后，依次用400#、800#、1200#、2000#的SiC砂纸机械抛光至光滑平整，然后依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗8min去除金属表面杂质和油污，吹干后备用；称取苯基膦酸0.7905g，溶于100ml去离子水中，将预处理后的金属材料浸于配好的苯基膦酸溶液中，98℃水热反应20h后取出，用去离子水冲洗干净后吹干，经接触角测量仪测量，涂层静态接触角为154.5°，滚动角为5.4°。实施例3将镁合金材料裁剪好后，依次用400#、800#、1200#、2000#的SiC砂纸机械抛光至光滑平整，然后依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗10min去除金属表面杂质和油污，吹干后备用；称取苯基膦酸1.5809g，溶于100ml去离子水中，将预处理后的金属材料浸于配好的苯基膦酸溶液中，100℃水热反应24h后取出，用去离子水冲洗干净后吹干，经接触角测量仪测量，涂层静态接触角为159.1°，滚动角为2.3°。本方案中，采用涂层接触角测量仪(德国Dataphysics接触角测量仪OCA15EC)进行检测。以上所述的仅是本专利技术的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本专利技术结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本专利技术的保护范围，这些都不会影响本专利技术实施的效果和专利的实用性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超疏水镁合金表面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将AZ31镁合金机械抛光、清洗干净备用；(2)将水溶性有机膦酸溶于去离子水中，将步骤(1)中的镁合金材料浸于水溶性膦酸溶液中，恒温16‑24h；(3)将步骤(2)中的镁合金材料从膦酸溶液中取出，用去离子水将镁合金洗净，干燥后得膦酸化超疏水涂层。

【技术特征摘要】
1.一种超疏水镁合金表面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将AZ31镁合金机械抛光、清洗干净备用；(2)将水溶性有机膦酸溶于去离子水中，将步骤(1)中的镁合金材料浸于水溶性膦酸溶液中，恒温16-24h；(3)将步骤(2)中的镁合金材料从膦酸溶液中取出，用去离子水将镁合金洗净，干燥后得膦酸化超疏水涂层。2.根据权利要求1所述的一种超疏水镁合金表面制备方法，其特征在于，步骤(1)中镁合金材料预处理包括：将镁合金材料裁剪，用SiC砂纸机械抛光至表面光滑平整，然后用依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗5-10min去除...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧东勉，潘婷，董娇娇，荀晓伟，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西,36