一种铝合金表面耐蚀改性的处理方法技术

本发明专利技术涉及一种铝合金表面耐蚀改性的处理方法，包括以下步骤：(1)采用NaOH溶液作为刻蚀液对铝合金进行化学刻蚀，使其表面获得羟基；(2)接着，采用壳聚糖乙酸水溶液喷涂于刻蚀后的铝合金表面，干燥，得到铝合金试样；(3)最后，将铝合金试样置于惰性气体保护下煅烧，即完成。与现有技术相比，本发明专利技术具有绿色无污染、操作简单、成本低、耐蚀效果好等特点。

A treatment method for corrosion resistance modification of aluminum alloy surface

The invention relates to a treatment method for corrosion resistance modification of aluminum alloy surface, including the following steps: (1) chemical etching of aluminum alloy by using NaOH solution as etching solution to make the surface of the aluminum alloy get hydroxyl; (2) then, the chitosan acetic acid water solution is sprayed on the aluminum alloy surface after the etching, and the aluminum alloy sample is dried and (3) Finally, the aluminum alloy samples are calcined under inert gas protection. Compared with the prior art, the invention has the advantages of no pollution, simple operation, low cost and good corrosion resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金表面耐蚀改性的处理方法
本专利技术涉及铝合金表面处理
，尤其是涉及一种铝合金表面耐蚀改性的处理方法。
技术介绍
铝是自然界中分布最多的金属元素，在地壳中含量约为8％，其主要特点是质轻、比强度很高，同时还具有良好的导热性能、良好的光和热的反射能力等。因此铝及其铝合金广泛应用到航天航空工业、国防工业、电子、汽车制造业、仪表仪器及日用品等领域。铝在自然环境中对空气具有很好的耐蚀性，然而，其在海水中由于氯离子的存在使其很容易受到腐蚀，限制了铝和铝合金在工业上的应用，通常会使用电化学保护法、缓蚀剂、表面处理等来提高铝的耐蚀性。近年来，关于铝合金表面改性的研究有很多，但是这些方法通常都存在处理工艺复杂、成本较高、稳定性差等缺点。申请号为201610283806.5的中国专利发布了一种铝合金表面改性技术。其采用离子注入的方式，对铝合金表面进行处理，而且该方法的制备过程复杂，包括了清洁处理、表面剧烈物理处理、表面注入离子金属、高温养护、喷涂和激光器辐射步骤，过程及其繁琐。而且所需的条件极为苛刻，需要在高温、真空条件下进行。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种铝合金表面耐蚀改性的处理方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种铝合金表面耐蚀改性的处理方法，包括以下步骤：(1)采用NaOH溶液作为刻蚀液对铝合金进行化学刻蚀，使其表面获得羟基；(2)接着，采用壳聚糖乙酸水溶液喷涂于刻蚀后的铝合金表面，干燥，得到铝合金试样；(3)最后，将铝合金试样置于惰性气体保护下煅烧，即完成。优选的，步骤(1)中所述的NaOH溶液的浓度为0.8-1.2M。优选的，步骤(1)中化学刻蚀的工艺条件为：在50-70℃条件下刻蚀20-100s。这是由于若刻蚀温度过高，反应剧烈，铝合金表面将会被严重的腐蚀，温度偏低时，铝合金表面无法获得一定的粗糙度；若刻蚀时间过长同样会腐蚀严重，若时间过短，则无法使表面获得充分的羟基。优选的，步骤(1)中铝合金刻蚀前经过预处理，预处理具体为：将铝合金经打磨处理后，置于丙酮中超声清洗，再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，以除去铝合金表面油污和油脂。更优选的，步骤(1)中的打磨处理具体为：依次经过600#、1000#、1500#、2000#的水磨砂纸打磨，再用W3.5的金相砂纸进行打磨。优选的，步骤(2)中所述壳聚糖乙酸水溶液的浓度为壳聚糖质量分数0.8-1.2wt％的乙酸(v/v,1％)水溶液。优选的，步骤(2)中壳聚糖乙酸水溶液的喷涂工艺为：将壳聚糖乙酸水溶液喷涂于；铝合金表面，自然干燥后，重复喷涂多次。优选的，每喷涂一次所需溶液的量为：0.01-1g/cm2。优选的，步骤(3)中煅烧工艺具体为：在氮气气氛下，300-500℃煅烧2-4h。这是由于铝合金熔点大约为550℃左右，若温度过高，那么铝合金将会融化掉，这样对铝合金的处理没有任何意义；若温度过低，则壳聚糖的热解不能充分完成，得到的热解膜对铝合金的保护作用也不会很好。本专利技术中采用NaOH溶液化学刻蚀的机理为：2Al+2NaOH+6H2O＝2Na[Al(OH)4]+3H2↑壳聚糖中的氨基(-NH2)在乙酸的作用下质子化，得到-NH3+，此时，阳离子(-NH3+)可以与刻蚀后铝合金表面的阴离子(-OH)键合。本专利技术制备所得的壳聚糖热解膜在0.5MH2SO4+2ppmHF这一强酸性测试体系中浸泡，待膜层达到稳定后，较之空白试样的腐蚀电位-710mV，腐蚀电流密度83.56μA·cm-2，壳聚糖热解膜试样的腐蚀电位正移至-553mV，腐蚀电位正移了-157mV，腐蚀电流密度达到了0.074μA·cm-2，保护效率能达到99.91％，表现出了非常好的耐蚀性能。本专利技术采用NaOH溶液作为刻蚀液对铝合金表面进行刻蚀，以使铝合金表面获得羟基(-OH)。壳聚糖中的氨基(-NH2)在乙酸的作用下质子化，得到-NH3+，此时，阳离子(-NH3+)可以与刻蚀后铝合金表面的阴离子(-OH)键合。最后经过煅烧处理，得到壳聚糖热解膜，该膜层达到了对铝合金表面的保护作用。该方法具有绿色无污染、操作简单、制备条件非常温和、成本低、耐蚀效果好等优点。通过本专利技术的制备方法最终所得的壳聚糖热解膜表面具有较高的防腐性能。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1)通过简单的喷涂法，在铝合金表面制备壳聚糖热解膜，致力于增强铝合金材料在0.5MH2SO4+2ppmHF强酸性环境下的耐蚀性的研究属于一种创新；2)制备工艺简单，制备条件非常温和，成本较低，稳定性较高，绿色环保，制备所得的壳聚糖热解膜表面，保护效率高达99.91％，具有非常优异的耐蚀性能。附图说明图1为煅烧前后的铝合金在0.5MH2SO4+2ppmHF的模拟液中的动电位极化曲线图；图2为不同氧化石墨烯浓度下制备得到的铝合金在0.5MH2SO4+2ppmHF的模拟液中的Nyquist图；图3为喷涂不同次数制备得到的铝合金在0.5MH2SO4+2ppmHF的模拟液中的动电位极化曲线图；图4为喷涂不同次数制备得到的铝合金在0.5MH2SO4+2ppmHF的模拟液中的Nyquist图；图5为刻蚀不同时间制备得到的铝合金在0.5MH2SO4+2ppmHF的模拟液中的动电位极化曲线图；图6为刻蚀不同时间制备得到的铝合金在0.5MH2SO4+2ppmHF的模拟液中的Nyquist图；图7为100倍率下壳聚糖热解膜的表面形貌图；图8为500倍率下壳聚糖热解膜的表面形貌图；图9为1000倍率下壳聚糖热解膜的表面形貌图；图10为喷涂不同次数的壳聚糖热解膜的断面SEM：(a)喷涂一次；(b)喷涂二次；(c)喷涂三次。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术的壳聚糖热解膜的表面形貌表征的测定方法是用扫描电子显微镜(SU-1500，日本Hitachi公司)观察试样的表面形貌。电化学分析交流阻抗测试和极化曲线的测量都在三电极体系中完成，工作电极为已构建壳聚糖热解膜的铝合金电极，辅助电极和参比电极分别为Pt电极和饱和甘汞电极(SCE)。电化学测试采用仪器为辰华CHI660E电化学工作站。其阻抗频率范围为100kHz-0.05Hz，交流激励信号峰值为5mV；极化曲线扫描范围E±200mV(vs.SCE)，扫描速度为1mV/s。缓蚀效率(η％)按照如下公式计算：其中I0和I分别为未处理和处理过的铝合金电极的腐蚀电流密度。一种铝合金表面耐蚀改性的处理方法，包括以下步骤：(1)采用NaOH溶液作为刻蚀液对铝合金进行化学刻蚀，使其表面获得羟基；(2)接着，采用壳聚糖乙酸水溶液喷涂于刻蚀后的铝合金表面，干燥，得到铝合金试样；(3)最后，将铝合金试样置于惰性气体保护下煅烧，即完成。作为本专利技术的一种优选的实施方式，步骤(1)中所述的NaOH溶液的浓度为0.8-1.2M。作为本专利技术的一种优选的实施方式，步骤(1)中化学刻蚀的工艺条件为：在50-70℃条件下刻蚀20-100s。作为本专利技术的一种优选的实施方式，步骤(1)中铝合金刻蚀前经过预处理，预处理具体为：将铝合金经打磨处理后，置于丙酮中超声清洗，再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，以除去铝合金表面油污和油脂。更优选的，步骤(1)中的打磨处理具体为：依次经过600#、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金表面耐蚀改性的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用NaOH溶液作为刻蚀液对铝合金进行化学刻蚀，使其表面获得羟基；(2)接着，采用壳聚糖乙酸水溶液喷涂于刻蚀后的铝合金表面，干燥，得到铝合金试样；(3)最后，将铝合金试样置于惰性气体保护下煅烧，即完成。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金表面耐蚀改性的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用NaOH溶液作为刻蚀液对铝合金进行化学刻蚀，使其表面获得羟基；(2)接着，采用壳聚糖乙酸水溶液喷涂于刻蚀后的铝合金表面，干燥，得到铝合金试样；(3)最后，将铝合金试样置于惰性气体保护下煅烧，即完成。2.根据权利要求1所述的一种铝合金表面耐蚀改性的处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述的NaOH溶液的浓度为0.8-1.2M。3.根据权利要求1所述的一种铝合金表面耐蚀改性的处理方法，其特征在于，步骤(1)中化学刻蚀的工艺条件为：在50-70℃条件下刻蚀20-100s。4.根据权利要求1所述的一种铝合金表面耐蚀改性的处理方法，其特征在于，步骤(1)中铝合金刻蚀前经过预处理，预处理具体为：将铝合金经打磨处理后，置于丙酮中超声清洗，再依次用无水乙醇、去离子水冲洗，以除去铝合金表面油污和油脂。5.根据权利要求4所述的一种铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐群杰，杨灵慧，宋红江，秦真兰，万云霄，闵宇霖，沈喜训，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31