一种同时提高镁合金耐蚀和耐磨性能的方法技术

本发明专利技术涉及一种同时提高镁合金耐蚀和耐磨性能的方法，属于表面处理技术领域。所述方法包括以下步骤：以镁合金为原料，采用水热法，通过调控前驱体的摩尔比、pH、反应温度和时间，在其表面原位生长LDH薄膜；经在带相反电荷的Mo2CT

【技术实现步骤摘要】
一种同时提高镁合金耐蚀和耐磨性能的方法


[0001]本专利技术属于金属表面防护处理
，涉及一种同时提高镁合金耐蚀和耐磨性能的方法。

技术介绍

[0002]我国镁资源丰富，大部分制备镁的原料可以从海水中提炼，资源稳定、充分、不匮乏。金属镁是完全可以回收利用的，回收价值是钢的十倍，符合21世纪对新材料的发展要求。此外，它还具有低密度、高比强度和刚度、优异的阻尼性能等显著的优点，是一种理想的减重材料，同时也作为最轻的金属结构材料而备受关注。因此，镁合金在航空航天、飞机制造业、医学领域、“3C”领域等应用较好。但由于镁合金化学活性高、化学电位极低、耐腐蚀性差限制了其广泛应用。
[0003]到目前为止，人们已经开展了许多关于提高镁合金耐蚀性的工作，一种方法包括合金化、细化晶粒、添加稀土元素等提高镁合金本身的耐蚀性。另一种方法是在合金上制备保护涂层，如微弧氧化、化学转化、喷涂、表面涂层等。这些方法虽然在一定程度上有效地防止了镁合金的腐蚀，但缓蚀效果并不明显。鉴于镁合金的缺点，采用一种工艺简单、绿色环保、成本低廉的方法来提高镁合金腐蚀性能是急需解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种同时提高镁合金耐蚀和耐磨性能的方法，该方法制备过程环保，工艺简单且成本低，通过二维材料的逐层组装，为镁合金的防腐耐磨应用提供一个新视角。
[0005]所述方法包括以下步骤：
[0006](1)将镁合金进行打磨、清洗和干燥得到基体；
[0007](2)原位生长LDH膜(钴掺杂的镁铝双金属氢氧化物膜)：将预处理后的镁合金放入成膜溶液进行原位生长，其反应温度为120
±
5℃，反应时间为8～24h；所述成膜溶液为硝酸铝和硝酸钴的混合溶液，其中按无机盐中阳离子的摩尔比计，硝酸铝和硝酸钴中Al
3+
/Co
2+
摩尔比为0.1～1.5，所述成膜溶液pH为9.5～12；
[0008](3)清洗干燥：反应结束后的镁合金清洗，干燥备用；
[0009](4)将步骤(3)得到的镁合金先置于阳离子表面活性剂的分散液中沉积、后置于Mo2CT
x
分散液中沉积，总沉积时间为5～60min，循环5～20次，得到所述镁合金表面LDH@Mo2C复合膜以同时提高镁合金耐蚀和耐磨性能；
[0010]其中，先置于阳离子表面活性剂的分散液中沉积、后置于Mo2CT
x
分散液中沉积这一组操作记为一次循环；在每次沉积之后，将样品洗涤并干燥。
[0011]进一步，在步骤(2)中，所述反应时间为12～24h。
[0012]进一步，在步骤(2)中，所述成膜溶液硝酸盐中Al
3+
/Co
2+
摩尔比为0.3～1.0。
[0013]进一步，在步骤(2)中，所述成膜溶液pH为10.5～11.5。
[0014]进一步，在步骤(3)中，所述清洗为超声清洗，包括将反应后的镁合金依次用去离子水和无水乙醇清洗。
[0015]进一步，在步骤(4)中，所述阳离子表面活性剂的分散液为聚二烯丙基二甲基氯化铵与水的混合溶液，聚二烯丙基二甲基氯化铵的质量浓度为10～30mg/ml；Mo2CT
x
分散液为Mo2CT
x
与水的混合溶液，其中Mo2CT
x
的质量浓度为1～2mg/ml。Mo2CT
x
来源是自制，制备过程是将摩尔比为1：2的碳化钼纳米粉与金属镓混合加热研磨得到混合粉末，再置于低真空密封条件下900℃高温烧结得到Mo2Ga2C MAX前驱体，最后通过与浓盐酸水热反应进行刻蚀得到Mo2CT
x MXenes材料。
[0016]进一步，在步骤(4)中，所述层层组装时间为10～40min，循环10～20次。
[0017]本专利技术的有益效果在于：
[0018]1、本专利技术提供一种同时提高镁合金耐蚀和耐磨性能的方法，以镁合金为原料，通过调节LDH生长的形貌和结构稳定性的外界可控因素诸如成膜溶液中硝酸盐的摩尔比、pH、反应温度和反应时间，实现镁合金表面的不同形貌结构薄膜的均匀负载，从而增大LDH的比表面积和活性位点，实现与镁合金的良好结合，能够有效地阻隔外界腐蚀性离子的扩散；再通过简单的静电吸附将二维材料Mo2CT
x
与LDH紧密结合，制备出腐蚀耐磨性能好、寿命高、能够为合金提供长久保护的纳米LDH@Mo2CT
x
复合膜。
[0019]这解决了镁合金由于表面氧化膜空隙率过高引起的耐蚀性和耐磨性能下降问题，降低了镁合金在实际使用过程中的损耗，明显提高了金属材料表面防腐耐磨性能。
[0020]2、本专利技术的制备方法所用试剂简单，原料易得；制备工艺简单易控且绿色环保，成本低廉，可以满足工业的生产和推广。
[0021]现有技术中，已研究过Ti3C2T
x MXene与LDH通过水热反应结合到一起作为涂层，用作增强环氧涂层在腐蚀和耐磨方面的应用。但是本身存在一定的制备工艺复杂、研究周期长、磨损率高等缺点。
[0022]3、阳离子表面活性剂具有以下作用：其是长链聚合物，在吸附过程中，一端插入到LDH层间发生交联聚合反应，另外一端依靠表面阳离子与二维材料Mo2CT
x
的羟基结合(Mo2CT
x
具有羟基官能团)，静电组装得到具有长链的聚合物/LDH/Mo2CT
x
纳米材料复合体。这不仅可以克服二维材料本身的团聚问题，而且可以使二维材料与LDH的结合更加紧密。
附图说明
[0023]图1是镁合金表面制备LDH膜的表面SEM图；
[0024]图2是实施例1中所获得的镁合金表面LDH@Mo2CT
x
复合膜的表面SEM图；
[0025]图3是实施例1中所获得的镁合金表面LDH@Mo2CT
x
复合膜的EDS图；
[0026]图4是实施例1中所获得的镁合金表面LDH@Mo2CT
x
复合膜的XRD图谱；
[0027]图5是实施例1中通过电化学工作站测得的镁合金表面LDH@Mo2CT
x
复合膜的伯德图；
[0028]图6是实施例1中所获得的镁表面LDH@Mo2CT
x
复合膜的摩擦系数图；
[0029]图7是实施例2中所获得的镁合金表面制备LDH膜的表面SEM图；
[0030]图8是实施例2中所获得的镁合金表面LDH@Mo2CT
x
复合膜的表面SEM图；
[0031]图9实施例2中通过电化学工作站测得的镁合金表面LDH@Mo2CT
x
复合膜的伯德图；
[0032]图10是实施例2中所获得的镁表面LDH@Mo2CT
x
复合膜的摩擦系数图；
[0033]图11是实施例3中所获得的镁合金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同时提高镁合金耐蚀和耐磨性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将镁合金进行打磨、清洗和干燥得到基体；(2)原位生长LDH膜：将预处理后的镁合金放入成膜溶液进行原位生长，其反应温度为115～125℃，反应时间为8～24h；所述成膜溶液为硝酸铝和硝酸钴的混合水溶液，其中按无机盐中阳离子的摩尔比计，硝酸铝和硝酸钴中Al
3+
/Co
2+
摩尔比为0.1～1.5，所述成膜溶液pH为9.5～12；(3)清洗干燥：反应结束后的镁合金清洗，干燥备用；(4)将步骤(3)得到的镁合金先置于阳离子表面活性剂的分散液中沉积、后置于Mo2CT
x
分散液中沉积，总沉积时间为5～60min，循环5～20次，得到所述镁合金表面LDH@Mo2CT
x
复合膜以同时提高镁合金耐蚀和耐磨性能；其中，先置于阳离子表面活性剂的分散液中沉积、后置于Mo2CT
x
分散液中沉积这一组操作记为一次循环；在每次沉积之后，将样品洗涤并干燥。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张育新，张欣芳，易双，饶劲松，尹长青，刘书佩，李凯霖，丛大龙，周欢，刘晓英，宋凯强，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：