一种制备低润湿耐腐蚀的多孔氧化膜的方法技术

本发明专利技术涉及耐腐蚀的氧化膜，具体的说是一种在铝表面上制备低润湿耐腐蚀多孔氧化膜的方法。对基体铝板依次超声清洗和电化学抛光，而后将其于酸性溶液中阳极氧化，后经干燥处理，从而在基体铝板表面形成多孔氧化膜,其水接触角超过95°，表明其具有良好的疏水性，并在模拟海水浸泡耐腐蚀性测试中没有腐蚀现象出现，表明其具有很好的耐腐蚀性。本发明专利技术采用简单的一步加热和冷却处理，制备过程简单环保，制备的氧化铝膜稳定无脱落问题，具有实用价值，有望进行产业化应用，该氧化铝膜可以应用于高湿度高盐度的海洋环境。

A method of preparation of porous oxide film with low wetting and corrosion resistance

The invention relates to corrosion resistant oxide film, in particular, a method of preparing low wetting and corrosion resistant porous oxide film on the surface of aluminum. On the base of aluminum in ultrasonic cleaning and electrochemical polishing, and the acid solution on the anode oxidation, after drying treatment, thereby forming a porous oxide film in the surface of aluminum matrix, the water contact angle more than 95 degrees, show that it has good hydrophobicity, and in simulated seawater immersion corrosion test in no corrosion phenomenon and show that it has good corrosion resistance. The invention adopts simple one-step heating and cooling treatment, and the preparation process is simple and environmental friendly. The alumina membrane is stable without falling off. It has practical value and is expected to be industrialized. The alumina membrane can be applied to the marine environment with high humidity and high salinity.

【技术实现步骤摘要】
一种制备低润湿耐腐蚀的多孔氧化膜的方法
本专利技术涉及耐腐蚀的氧化膜，具体的说是一种在铝表面上制备低润湿耐腐蚀多孔氧化膜的方法。
技术介绍
具有低润湿性表面的金属由于其在水性环境中具有低摩擦特性以及良好的耐腐蚀性而在海洋工业中应用已经引起了广泛关注。有机涂层可以降低金属的表面润湿性，提高耐腐蚀性，然而，用于铝疏水化的有机涂层技术存在一些缺点。例如，有机化合物和氧化铝之间的内聚力不稳定，制造过程复杂。进而急需一种环境友好、能够提高耐久性，并没有任何有机涂层的情况下在铝上制造疏水性表面的简单方法。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种在铝表面上制备低润湿耐腐蚀多孔氧化膜的方法。为实现上述目的，本专利技术采用技术方案为：一种制备低润湿耐腐蚀的多孔氧化膜的方法，对基体铝板依次超声清洗和电化学抛光，而后将其于酸性溶液中阳极氧化，后经干燥处理，进而使其在基体铝板表面形成水接触角超过95°的低润湿耐腐蚀的多孔氧化膜；孔开口的平均直径为约170nm。具体为：第一步，对基体进行超声清洗和电化学抛光：将基体铝板在乙醇溶液中进行超声清洗600-1800s，超声清洗后进行电化学抛光，待用；第二步，阳极氧化是在酸性溶液中恒电流密度条件下进行：在室温下、将基体铝板于磷酸电解溶液中恒电流密度条件下进行阳极氧化；氧化以5-10℃/min升温速率升温至423K-500K，保温12h-18h(43.2ks-64.8ks)后，以2-5℃/min缓慢降温到室温，进而使其在基体铝板表面形成水接触角超过95°的低润湿耐腐蚀的多孔氧化膜。所述基体铝板含铝量为质量百分比99.99％，厚度350-500μm。所述超声清洗后基体铝板在283-313K以28-35V的恒定电压下在乙酸和高氯酸的混合溶液中进行电化学抛光，抛光时间为300-400s；其中，混合溶液中CH3COOH浓度为10-18kmolm-3，HClO4浓度为1-4kmolm-3。所述抛光后基体在室温下，浓度为0.2-0.6kmolm-3的磷酸电解溶液中、50-200Am-2恒电流密度条件下阳极氧12h-18h(43.2ks-64.8ks)。本专利技术所具有的优点：本专利技术所制备的氧化膜，制备过程简单环保，制备的低润湿度氧化铝膜稳定无脱落问题，所得氧化膜表面呈现均匀的多孔形貌，孔开口的平均直径为约170nm，通过水接触角(CA)的测量发现，其水接触角超过95°，表现出了良好的疏水性。将得到的氧化膜浸泡在模拟海水中30天，没有任何点蚀出现，表明其具有非常好的耐腐蚀性。其具有实用价值，有望进行产业化应用，该氧化铝膜可以应用于高湿度高盐度的海洋环境。附图说明图1为实施例1提供样品的表征图，水接触角图，得到接触角98°；图2为实施例1样品的SEM表征，可以观察到明显的规则多孔结构；图3为实施例7提供样品的表征图，水接触角图，得到接触角25°；图4为实施例7样品的SEM表征，没有多孔结构；图5为实施例1-10以保温时间为横坐标，接触角为纵坐标绘制得到的接触角变化图；图6为实施例12浸泡在模拟海水溶液中30天后的SEM图，有明显的点蚀现象；图7为实施例1得到的样品浸泡在模拟海水溶液中30天后的SEM图，没有任何点蚀现象。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的解释说明。本专利技术首先对铝板进行超声清洗和电化学抛光、然后铝板在酸性溶液中阳极氧化在表面得到多空氧化膜，最后经过特殊的干燥处理过程可以在铝表面形成低润湿耐腐蚀的多孔氧化膜。实施例1：使用铝板(99.99质量％，350μm厚)作为试样。将样品在无水乙醇(质量分数100％)中超声清洗600s(10分钟)，然后283K下以28V的恒定电压在13.6kmolm-3乙酸和2.56kmolm-3高氯酸混合液中电化学抛光300s；抛光后将基体于室温下，浓度为0.45kmolm-3的H3PO4电解溶液中、100Am-2恒电流密度条件下阳极氧化2小时，然后用双蒸水冲洗；冲洗后将基体样品放入烘箱干燥，以5℃/min升温速率缓慢升温到423K温度，达到最高温后保温12h(43.2ks)，之后关闭烘箱电源，样品在烘箱中缓慢冷却至室温，从而在基体铝板表面形成多孔氧化膜。而后样品通过水滴(4μl体积蒸馏水)的侧视照片测量其水接触角(参见图1)，得其水接触角为98°。经过扫描电子显微镜观察观察氧化膜表面的多孔形貌和孔开口的平均直径(参见图2)。通过在模拟海水中30天浸泡测试其耐腐蚀性(参见图7)。实施例2：将实施例1干燥过程中保温时间设置为8h(28.8ks)，其他处理同实施例1，通过水接触角测量得其水接触角为70°。实施例3：将实施例1干燥过程中保温时间设置为10h(36ks)，其他处理同实施例1，通过水接触角测量得其水接触角为84°。实施例4：将实施例1干燥过程中保温时间设置为18h(64.8ks)，其他处理同实施例1，通过水接触角测量得其水接触角为100°。实施例5：将实施例1干燥过程中保温时间设置为24h(86.4ks)，其他处理同实施例1，通过水接触角测量得其水接触角为102°。实施例6：将实施例1干燥过程中保温时间设置为72h(259.6ks)，其他处理同实施例1，通过水接触角测量得其水接触角为105°。实施例7：将实施例1干燥过程中设置为冲洗后将基体样品放入早已预热到423K温度的烘箱，保温12h(43.2ks)，之后取出样品在室温下迅速干燥，使其在基体铝板表面形成氧化膜，其他处理同实施例1(参见图3和图4)，通过水接触角测量得其水接触角为25°。实施例8：将实施例7中干燥保温时间设置为8h(28.8ks)，其他处理同实施例6，通过水接触角测量得其水接触角为32°。实施例9：将实施例7中干燥保温时间设置为24h(86.4ks)，其他处理同实施例7，通过水接触角测量得其水接触角为30°。实施例10：将实施例7中干燥保温时间设置为72h(259.2ks)，其他处理同实施例7，通过水接触角测量得其水接触角为30°。实施例11：使用铝板(99.99质量％，350μm厚)作为试样。将样品在无水乙醇(质量分数100％)中超声清洗600s(10分钟)，然后283K下以28V的恒定电压在13.6kmolm-3乙酸和2.56kmolm-3高氯酸混合液中电化学抛光300s；抛光后将基体于室温下，浓度为0.45kmolm-3的H3PO4电解溶液中、100Am-2恒电流密度条件下阳极氧化2小时，然后用双蒸水冲洗；不进行任何的干燥过程。其他处理同实施例1，通过水接触角测量得其水接触角29°。实施例12：直接使用铝板(99.99质量％，350μm厚)作为试样，不做任何处理。测试铝板的水接触角为63°，扫描电子显微镜观察观察表面的形貌。在模拟海水中30天浸泡测试其耐腐蚀性(参见图6)，有明显的点蚀现象。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备低润湿耐腐蚀的多孔氧化膜的方法，其特征在于：对基体铝板依次超声清洗和电化学抛光，而后将其于酸性溶液中阳极氧化，后经干燥处理，进而使其在基体铝板表面形成水接触角超过95°的低润湿耐腐蚀的多孔氧化膜。

【技术特征摘要】
1.一种制备低润湿耐腐蚀的多孔氧化膜的方法，其特征在于：对基体铝板依次超声清洗和电化学抛光，而后将其于酸性溶液中阳极氧化，后经干燥处理，进而使其在基体铝板表面形成水接触角超过95°的低润湿耐腐蚀的多孔氧化膜。2.按权利要求1所述的制备低润湿耐腐蚀的多孔氧化膜的方法，其特征在于：第一步，对基体进行超声清洗和电化学抛光：将基体铝板在乙醇溶液中进行超声清洗600-1800s，超声清洗后进行电化学抛光，待用；第二步，阳极氧化是在酸性溶液中恒电流密度条件下进行：在室温下、将基体铝板于磷酸电解溶液中恒电流密度条件下进行阳极氧化；氧化以5-10℃/min升温速率升温至423K-500K，保温12h-18h(43.2ks-64.8ks)后，以2-5℃/min缓慢降温到室温，进而使其在基体铝板表面形成水接触角超过95°...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑萌，杨黎晖，蒋全通，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37