本发明专利技术提供一种铜合金表面长效防腐涂层及其制备方法，该长效防腐涂层包括基体及基体表面的防腐涂层，所述防腐涂层由沉积在基体表面的Cu预氧化涂层，及填充于Cu预氧化涂层内部及表面的油酸层，所述防腐涂层的制备方法包括：1）铜电极试样的制备；2）铜电极试样的表面预处理；3）在铜电极试样表面预氧化沉积油酸制备铜合金防腐涂层，其中步骤3）是指：以铜电极试样为基体，首先在裸铜基体上电沉积纳米Cu结构，其次将纳米结构Cu氧化，最后在氧化后的基体表面注入油酸至于烘箱恒温8‑12 h形成铜合金防腐涂层。该防腐涂层的表面接触角为100.2°，表现出超疏水性，同时改涂层具有良好的力学性能，即使出现一定程度的损伤，仍能保持良好的耐腐蚀性能。
A long-term anticorrosive coating on copper alloy surface and its preparation method
【技术实现步骤摘要】
一种铜合金表面长效防腐涂层及其制备方法
本专利技术属于金属腐蚀防护领域，具体涉及一种铜合金表面氧化膜的制备方法以及利用该氧化膜作为防腐层实现铜合金防腐长效化的方法。
技术介绍
铜及铜合金具有良好的耐海水腐蚀和抗海洋生物污损能力,在海洋工程中得到了广泛应用。但是铜合金设备如不经过表面处理，在海水环境服役过程中会因腐蚀问题导致事故。海水腐蚀严重影响设备的正常使用，降低了船舶设备出勤率，且会造成事故隐患。此外，铜合金表面在海洋环境中会受到物理磨损，导致表面涂层破坏，船用冷凝器管在东海海域含砂量很高的海水环境中使用存在严重腐蚀。因此，有必要设计一种耐腐蚀且耐磨损的铜合金表面处理技术，为解决铜合金的环境腐蚀问题提供技术支撑。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是针对现有技术中铜在海水中的腐蚀问题，提供一种耐腐蚀铜合金防腐涂层，同时为避免涂层在使用过程中受到物理破坏，设计涂层应具有良好的力学性能；确保涂层即使出现一定程度损伤，仍能保持良好的耐蚀性能。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：1、本专利技术提供一种铜合金表面长效防腐涂层，包括基体及基体表面的防腐涂层，所述防腐涂层由沉积在基体表面的Cu预氧化涂层，及填充于Cu预氧化涂层内部及表面的油酸层，所述防腐涂层的制备方法包括：1）铜电极试样的制备；2）铜电极试样的表面预处理；3）在铜电极试样表面预氧化沉积油酸制备铜合金防腐涂层，其中步骤3）是指：以铜电极试样为基体，首先在裸铜基体上电沉积纳米Cu结构，其次将纳米结构Cu氧化，最后在氧化后的基体表面注入油酸至于烘箱恒温8-12h形成铜合金防腐涂层。2、本专利技术另提供一种铜合金表面长效防腐涂层的制备方法，包括：1）铜电极试样的制备；2）铜电极试样的表面预处理；3）在铜电极试样表面预氧化沉积油酸制备铜合金防腐涂层，其中步骤3）是指：以铜电极试样为基体，首先在裸铜基体上电沉积纳米Cu结构，其次将纳米结构Cu氧化，最后在氧化后的基体表面注入油酸至于烘箱恒温10h形成铜合金防腐涂层。方案优选地，步骤3）具体包括以下步骤：3.1）采用电化学测试系统进行电化学沉积，实验中采用三电极体系，电解液为0.05-0.15MCuCl2•6H2O与0.05-0.15MNa2SO4混合溶液，在电压为-500~-700mV下电沉积500-700s，在试样表面形成树枝状结构；3.2）电沉积结束时立即取出试样，依次用去离子水和乙醇清洗表面，并置于烘箱在30-45°C烘干；3.3）然后将步骤3.2）制备好的试样浸泡在浓度为2-4MNaOH与0.05-0.15M(NH4)2S2O8的氧化液中氧化400-600s，在试样表面形成疏松的纳米针状结构，然后将氧化后的试样表面用乙醇轻轻冲洗并用置于烘箱在30-45oC烘干；3.4）之后在试样表面滴加适量油酸直到表面全部覆盖，然后将试样倾斜，使多余的油酸在重力作用下自由流出；3.5）最后将试样放置于烘箱，调至50-90oC烘干10h，得到铜合金防腐涂层。方案优选地，步骤1）具体包括以下步骤：1.1）使用铜导线焊接铜块并检测导电性，之后将试样10mm×10mm的工作面沿φ20PVC管垂直放置，确保底面平齐后用GOET-1080RL透明韧性环氧树脂灌封胶密封（AB组分配比为5:2），使工作面不与环氧树脂接触；1.2）将密封后的试样放置于烘箱，工作温度60°C恒温6h，然后自然冷却至室温，树脂完全固化，即得铜电极试样。方案优选地，步骤2）具体包括以下步骤：取出固化后的试样将露出的工作面用240目，500目到800目碳化硅砂纸逐级进行打磨。打磨后的试样表面依次用超纯水、乙醇清洗表面，放置于烘箱在30-45oC烘干。方案优选地，步骤3）中，三电极体系是以纯铜试样为工作电极，饱和氯化钾甘汞电极为参比电极以及铂丝为对电极。方案优选地，步骤3.1）中，电化学沉积时，将电解装置放置于屏蔽箱中进行沉积实验。本专利技术的一种铜合金表面长效防腐涂层及其制备方法，与现有技术相比所产生的有益效果是：本专利技术以铜电极试样为基体，首先在裸铜基体上电沉积纳米Cu结构，其次将纳米结构Cu氧化，最后在氧化后的基体表面注入油酸至于烘箱恒温10h形成完整涂层，该防腐涂层的表面接触角为100.2o，表现出超疏水性，同时改涂层具有良好的力学性能，即使出现一定程度的损伤，仍能保持良好的耐腐蚀性能。附图说明附图1是本专利技术一种结合电沉积、氧化、注入油酸步骤制备涂层的方法示意图；附图2是本专利技术原始的Cu和电沉积的Cu表面之间的连接区域的高度差的二维（b）和三维（c）图像。(d)原始的Cu和电沉积金属Cu表面横截面的高度图；附图3是本专利技术(a-c)金属铜表面电沉积纳米树枝铜后的电镜图像（d-f）纳米树枝铜氧化后的形貌；附图4是本专利技术（a）金属铜表面电沉积纳米树枝铜以及氧化后的XRD（b和c）纳米树枝铜氧化前、后的元素及含量；附图5是本专利技术.制备涂层过程中接触角的大小(a)裸铜（b）表面电沉积纳米树枝铜（c）纳米树枝铜氧化后的接触角（d）氧化后的纳米树枝铜结合油酸在高温下反应后的接触角；附图6是氢氧化铜和油酸在不同温度下制备涂层的（a）电化学阻抗谱和（b）极化曲线的变化规律；附图7是氢氧化铜和油酸在80oC下制备的涂层经过机械性能测试后的（a）电化学阻抗谱和（b）极化曲线。具体实施方式下面结合附图1-7，对本专利技术的一种铜合金表面长效防腐涂层及其制备方法作以下详细说明。实施例一1、铜合金表面长效防腐涂层及其制备本专利技术的一种铜合金表面长效防腐涂层，包括基体及基体表面的防腐涂层，所述防腐涂层由沉积在基体表面的Cu预氧化涂层，及填充于Cu预氧化涂层内部及表面的油酸层，所述防腐涂层的制备方法包括：1）铜电极试样的制备使用铜导线焊接铜块并检测导电性，之后将试样10mm×10mm的工作面沿φ20PVC管垂直放置，确保底面平齐后用GOET-1080RL透明韧性环氧树脂灌封胶密封（AB组分配比为5:2），使工作面不与环氧树脂接触；将密封后的试样放置于烘箱，工作温度60°C恒温6h，然后自然冷却至室温，树脂完全固化，即得铜电极试样。2）铜电极试样的表面预处理取出固化后的试样将露出的工作面用240目，500目到800目碳化硅砂纸逐级进行打磨。打磨后的试样表面依次用超纯水、乙醇清洗表面，放置于烘箱在40°C烘干。3）在铜电极试样表面预氧化沉积油酸制备铜合金防腐涂层采用电化学测试系统进行化学沉积制备涂层，实验中采用三电极体系，纯铜试样为工作电极，饱和氯化钾甘汞电极为参比电极以及铂丝为对电极。电解液为0.1MCuCl2.6H2O与0.1MNa2SO4混合溶液，将此电解装置放置于屏蔽箱中进行沉积实验。在电压为-600mV下电沉积600s，沉积结束时立即取出试样，依次用去离子水和乙醇清洗表面，置于烘箱在本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铜合金表面长效防腐涂层，包括基体及基体表面的防腐涂层，其特征在于，所述防腐涂层由沉积在基体表面的Cu预氧化涂层，及填充于Cu预氧化涂层内部及表面的油酸层；/n所述防腐涂层的制备方法包括：1）铜电极试样的制备；2）铜电极试样的表面预处理；3）在铜电极试样表面预氧化沉积油酸制备铜合金防腐涂层，其中步骤3）是指：以铜电极试样为基体，首先在裸铜基体上电沉积纳米Cu结构，其次将纳米结构Cu氧化，最后在氧化后的基体表面注入油酸至于烘箱恒温8-12 h形成铜合金防腐涂层。/n
【技术特征摘要】
1.一种铜合金表面长效防腐涂层，包括基体及基体表面的防腐涂层，其特征在于，所述防腐涂层由沉积在基体表面的Cu预氧化涂层，及填充于Cu预氧化涂层内部及表面的油酸层；
所述防腐涂层的制备方法包括：1）铜电极试样的制备；2）铜电极试样的表面预处理；3）在铜电极试样表面预氧化沉积油酸制备铜合金防腐涂层，其中步骤3）是指：以铜电极试样为基体，首先在裸铜基体上电沉积纳米Cu结构，其次将纳米结构Cu氧化，最后在氧化后的基体表面注入油酸至于烘箱恒温8-12h形成铜合金防腐涂层。
2.一种铜合金表面长效防腐涂层的制备方法，其特征在于，包括：1）铜电极试样的制备；2）铜电极试样的表面预处理；3）在铜电极试样表面预氧化沉积油酸制备铜合金防腐涂层，
其中步骤3）是指：以铜电极试样为基体，首先在裸铜基体上电沉积纳米Cu结构，其次将纳米结构Cu氧化，最后在氧化后的基体表面注入油酸至于烘箱恒温10h形成铜合金防腐涂层。
3.根据权利要求2所述的一种铜合金表面长效防腐涂层的制备方法，其特征在于，步骤3）具体包括以下步骤：
3.1）采用电化学测试系统进行电化学沉积，实验中采用三电极体系，电解液为0.05-0.15MCuCl2•6H2O与0.05-0.15MNa2SO4混合溶液，在电压为-500~-700mV下电沉积500-700s，在试样表面形成树枝状结构；
3.2）电沉积结束时立即取出试样，依次用去离子水和乙醇清洗表面，并置于烘箱在30-45oC烘干；
3.3）然后将步骤3.2）制备好的试样浸泡在浓度为2-4MNaOH与0.05-0.15M(NH4)2S2O8的氧化液中氧化400-...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘少通，高磊，郭为民，邱日，马力，彭文山，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37
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