本發(fā)明屬于金屬材料表面處理領(lǐng)域及金屬防腐蝕領(lǐng)域，具體涉及是一種在鎂合金表面制備耐蝕性疏水膜的方法。
背景技術(shù)：
：：鎂合金具有密度小僅1.3～1.9g/cm3,比鋁合金輕30%～50%,相比較于鋼鐵輕的更多約達(dá)70%，同時(shí)鎂合金還具有比剛度、比強(qiáng)度高，易于進(jìn)行切削加工等優(yōu)異的性能特點(diǎn)使其具有廣泛的應(yīng)用前景，由此鎂合金也被譽(yù)為“21世紀(jì)最具前景的綠色工程材料”。但鎂合金化學(xué)性活潑，標(biāo)準(zhǔn)電位較負(fù)，因此導(dǎo)致鎂合金極易發(fā)生腐蝕，特別是在潮濕的環(huán)境中腐蝕更為嚴(yán)重。因此只有從根源上切斷鎂合金的腐蝕條件，才能讓鎂合金應(yīng)用在更廣闊的領(lǐng)域里。疏水膜是一種基于仿生效應(yīng)興起的。荷花自古就被贊為“出淤泥而不染”，它的這種自清潔現(xiàn)象在科學(xué)上被稱為“荷葉效應(yīng)”，目前已受到廣泛的關(guān)注。解決鎂合金的腐蝕可以從兩方面入手(1)增加鎂合金自身的耐腐蝕性(2)切斷鎂合金與易造成腐蝕的環(huán)境接觸。從這兩方面考慮首先我們?cè)阪V合金表面先制備出一層耐腐性的膜層，然后再對(duì)該膜層進(jìn)行疏水化處理，可以極大的提高鎂合金的耐蝕性。因此制備鎂合金耐蝕性疏水膜不僅提高了鎂合金自身的耐蝕性，同時(shí)疏水膜的制備使其擁有憎水性與一定的自清結(jié)性，使鎂合金更加的不易腐蝕，這對(duì)鎂合金的具體實(shí)際應(yīng)有有了很高的價(jià)值。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)制備疏水膜的報(bào)道有很多，但針對(duì)鎂合金疏水膜的報(bào)道還不是很多。大多數(shù)報(bào)道制備方法由三部構(gòu)成即(1)鎂合金刻蝕；(2)化學(xué)或電化學(xué)膜的制備；(3)低表面能修飾液修飾。工藝步驟較多，不易于大規(guī)模生產(chǎn)且使用價(jià)格昂貴的含氟硅烷作為降低表面能的修飾物質(zhì),這對(duì)設(shè)備以及人體都會(huì)產(chǎn)生有害的影響。如劉克松等通過化學(xué)刻蝕法成功在Mg-Li合金表面上制備出超疏水表面。他們?cè)谑覝叵聦g-Li合金浸入0.1mol/LHCl若干分鐘，獲得微觀粗糙結(jié)構(gòu)，再用氟硅烷溶液修飾表面，形成合金基底超疏水表面(KesongLiu,MilinZhang,JinZhaietal.BioinspiredconstructionofMg-Lialloyssurfacewithstablesuperhydrophobicityandimprovecorrosionresistance[J].AppliedPhysicsLetters,2008,92:431-438.)；JunWang等采用水熱法加工對(duì)鎂合金表面進(jìn)行加工獲得超疏水表面，其步驟如下：先將打磨后的鎂合金基板浸入150℃的尿素水溶液加工12h再用FAS修飾對(duì)所得表面進(jìn)行修飾，100℃烘干后得到超疏水表面(JunWang,DandanLi,RuiGaoetal.ConstructionofsuperhydrophobichydromagnesitefilmsontheMgalloy[J].Materialschemistryandphysics,2011,129:154-160.)。本發(fā)明一方面提高了鎂合金自身的耐蝕性，并且通過疏水化處理，使鎂合金從根源上減少與腐蝕性環(huán)境的接觸，同時(shí)本發(fā)明減少了工藝步驟，不需要進(jìn)行鎂合金的刻蝕，同時(shí)避免使用價(jià)格昂貴的含氟硅烷，不僅工藝簡(jiǎn)化而且價(jià)格低廉，可用于大規(guī)模生產(chǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種在鎂合金表面制備耐蝕性疏水膜的方法。一種在鎂合金表面制備耐蝕性疏水膜的方法,包括以下步驟：1、鎂合金耐蝕性膜層的制備：鎂合金經(jīng)化學(xué)除油，酸洗活化后，用超純水清洗4～5次，鎂合金置于鋯/釩酸鹽溶液中浸泡，使鎂合金表面形成一種鋯/釩酸鹽的耐蝕性膜層。鎂合金浸泡處理?xiàng)l件為在40～70℃鋯/釩酸鹽溶液中浸泡30～120min，用超純水清洗，吹干。2、鎂合金疏水化處理：在室溫條件下，將經(jīng)過步驟1制備的鎂合金放置于低表面能修飾液中修飾，修飾后烘干。經(jīng)過以上處理即可在鎂合金表面得到耐蝕性和疏水性良好的處理膜。所述的鋯/釩酸鹽溶液是以氟鋯酸鉀、偏釩酸鈉和超純水制作基礎(chǔ)液，然后添加鉬酸鈉、鉬酸銨、單寧酸、植酸或羥基乙叉二膦酸中的一種或幾種作為添加劑配制而成。室溫條件下，將氟鋯酸鉀加入超純水，使得氟鋯酸鉀的濃度為1～5g/L，超聲震蕩5～10min，然后溶液升溫至恒溫50℃。再加入偏釩酸鈉，使得偏釩酸鈉的濃度為0.2～1g/L，超聲震蕩30～60min。再加入鉬酸鈉、鉬酸銨、單寧酸、植酸或羥基乙叉二膦酸中的一種或幾種，使得鉬酸鈉、鉬酸銨、單寧酸、植酸或羥基乙叉二膦酸各自的濃度均為0.1～0.6g/L，超聲震蕩60～120min，并在震蕩期間用5%(wt)HCl調(diào)節(jié)PH值至4.0～5.0，即得到鋯/釩酸鹽溶液。其中鉬酸鈉、鉬酸銨、單寧酸、植酸和羥基乙叉二膦酸的種類數(shù)量沒有特別限制。所述的低表面能修飾液是十二～十八烷酸或KH560硅烷偶聯(lián)劑的一種或幾種的乙醇溶液，低表面能修飾液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.06-0.2%(wt)。在低表面能修飾液中的修飾時(shí)間10～24h，修飾后烘干溫度80℃，烘干時(shí)間30min。其中十二～十八烷酸和KH560硅烷偶聯(lián)劑的種類數(shù)量沒有特別要求，只要保持十二～十八烷酸和KH560硅烷偶聯(lián)劑作為溶質(zhì)在它們所制成的以無水乙醇作為溶劑的溶液中濃度為0.06-0.2%(wt)即可。其優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明使用新型的鋯/釩酸鹽溶液來制備鎂合金的耐蝕性膜層，然后通過低表面能修飾液進(jìn)行修飾,獲得了理想的疏水鎂合金表面。本發(fā)明中簡(jiǎn)化原有制備疏水膜的工藝，取消了原有的刻蝕處理過程。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是制備工藝簡(jiǎn)單、所需設(shè)備簡(jiǎn)單,生產(chǎn)成本低,操作方便,重現(xiàn)性好,易于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。具體實(shí)施方式所述的實(shí)施例中采用的檢測(cè)方式均為標(biāo)準(zhǔn)鹽霧試驗(yàn)，超純水為超純水機(jī)制成，超聲震蕩的頻率為40KHz。實(shí)施例1：采用AZ91D鎂合金試樣。一種在鎂合金表面制備耐蝕性疏水膜的方法,包括以下步驟：1、鎂合金耐蝕性膜層的制備：鎂合金經(jīng)化學(xué)除油，酸洗活化后，用超純水清洗4次。此為已知技術(shù)，故不重復(fù)敘述。鎂合金置于鋯/釩酸鹽溶液中浸泡，使鎂合金表面形成一種鋯/釩酸鹽的耐蝕性膜層。鎂合金浸泡處理?xiàng)l件為在40℃鋯/釩酸鹽溶液中浸泡30min，用超純水清洗，吹干。2、鎂合金疏水化處理：在室溫條件下，將經(jīng)過步驟1制備的鎂合金放置于低表面能修飾液中修飾，修飾后烘干。經(jīng)過以上處理即可在鎂合金表面得到耐蝕性和疏水性良好的處理膜。室溫條件下，在容器中將氟鋯酸鉀加入超純水，使得氟鋯酸鉀的濃度為1g/L，超聲震蕩5min，然后溶液升溫至恒溫50℃。再加入偏釩酸鈉，使得偏釩酸鈉的濃度為0.2g/L，超聲震蕩30min。再加入鉬酸鈉，使得鉬酸鈉濃度為0.1g/L，超聲震蕩80min，并在震蕩期間用5%(wt)HCl調(diào)節(jié)PH值至4.0，即得到鋯/釩酸鹽溶液。所述的低表面能修飾液是十八烷酸的乙醇溶液，低表面能修飾液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.06%(wt)。在低表面能修飾液中的修飾時(shí)間10h，修飾后烘干溫度80℃，烘干時(shí)間30min。經(jīng)過以上處理即可在鎂合金表面得到耐蝕性和疏水性良好的處理膜。經(jīng)檢測(cè)，鎂合金試樣表面與水接觸角大于150°，滾動(dòng)角小于10°，鎂合金耐鹽霧時(shí)間可達(dá)73h。實(shí)施例2：采用AZ91D鎂合金試樣。一種在鎂合金表面制備耐蝕性疏水膜的方法,包括以下步驟：1、鎂合金耐蝕性膜層的制備：鎂合金經(jīng)化學(xué)除油，酸洗活化后，用超純水清洗5次，鎂合金置于鋯/釩酸鹽溶液中浸泡，使鎂合金表面形成一種鋯/釩酸鹽的耐蝕性膜層。鎂合金浸泡處理?xiàng)l件為在70℃鋯/釩酸鹽溶液中浸泡60min，用超純水清洗，吹干。2、鎂合金疏水化處理：在室溫條件下，將經(jīng)過步驟1制備的鎂合金放置于低表面能修飾液中修飾，修飾后烘干。經(jīng)過以上處理即可在鎂合金表面得到耐蝕性和疏水性良好的處理膜。室溫條件下，將氟鋯酸鉀加入超純水，使得氟鋯酸鉀的濃度為5g/L，超聲震蕩10min，然后溶液升溫至恒溫50℃。再加入偏釩酸鈉，使得偏釩酸鈉的濃度為1g/L，超聲震蕩60min。再加入鉬酸鈉和單寧酸，使得鉬酸鈉和單寧酸各自的濃度均為0.6g/L，超聲震蕩120min，并在震蕩期間用5%(wt)HCl調(diào)節(jié)PH值至5.0，即得到鋯/釩酸鹽溶液。所述的低表面能修飾液是十六烷酸的乙醇溶液，低表面能修飾液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.15%(wt)。在低表面能修飾液中的修飾時(shí)間24h，修飾后烘干溫度80℃，烘干時(shí)間30min。經(jīng)檢測(cè)，鎂合金表面與水接觸角大于150°，滾動(dòng)角小于10°，鎂合金耐鹽霧時(shí)間可達(dá)86h。實(shí)施例3：采用MD8鎂合金試樣。一種在鎂合金表面制備耐蝕性疏水膜的方法,包括以下步驟：1、鎂合金耐蝕性膜層的制備：鎂合金經(jīng)化學(xué)除油，酸洗活化后，用超純水清洗4次，鎂合金置于鋯/釩酸鹽溶液中浸泡，使鎂合金表面形成一種鋯/釩酸鹽的耐蝕性膜層。鎂合金浸泡處理?xiàng)l件為在60℃鋯/釩酸鹽溶液中浸泡120min，用超純水清洗，吹干。2、鎂合金疏水化處理：在室溫條件下，將經(jīng)過步驟1制備的鎂合金放置于低表面能修飾液中修飾，修飾后烘干。經(jīng)過以上處理即可在鎂合金表面得到耐蝕性和疏水性良好的處理膜。室溫條件下，將氟鋯酸鉀加入超純水，使得氟鋯酸鉀的濃度為3g/L，超聲震蕩8min，然后溶液升溫至恒溫50℃。再加入偏釩酸鈉，使得偏釩酸鈉的濃度為0.5g/L，超聲震蕩40min。再加入植酸和羥基乙叉二膦酸，使得植酸濃度為0.3g/L，羥基乙叉二膦酸濃度為0.2g/L，超聲震蕩60min，并在震蕩期間用5%(wt)HCl調(diào)節(jié)PH值至4.5，即得到鋯/釩酸鹽溶液。所述的低表面能修飾液是KH560硅烷偶聯(lián)劑的乙醇溶液，低表面能修飾液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%(wt)。在低表面能修飾液中的修飾時(shí)間15h，修飾后烘干溫度80℃，烘干時(shí)間30min。經(jīng)過以上處理即可在鎂合金表面得到耐蝕性和疏水性良好的轉(zhuǎn)化膜。經(jīng)檢測(cè)，試樣表面與水接觸角大于150°，滾動(dòng)角小于10°，耐鹽霧時(shí)間可達(dá)80h。實(shí)施例4：采用鎂合金MD8試樣。一種在鎂合金表面制備耐蝕性疏水膜的方法,包括以下步驟：1、鎂合金耐蝕性膜層的制備：鎂合金經(jīng)化學(xué)除油，酸洗活化后，用超純水清洗5次，鎂合金置于鋯/釩酸鹽溶液中浸泡，使鎂合金表面形成一種鋯/釩酸鹽的耐蝕性膜層。鎂合金浸泡處理?xiàng)l件為在50℃鋯/釩酸鹽溶液中浸泡80min，用超純水清洗，吹干。2、鎂合金疏水化處理：在室溫條件下，將經(jīng)過步驟1制備的鎂合金放置于低表面能修飾液中修飾，修飾后烘干。經(jīng)過以上處理即可在鎂合金表面得到耐蝕性和疏水性良好的處理膜。室溫條件下，將氟鋯酸鉀加入超純水，使得氟鋯酸鉀的濃度為2g/L，超聲震蕩9min，然后溶液升溫至恒溫50℃。再加入偏釩酸鈉，使得偏釩酸鈉的濃度為0.8g/L，超聲震蕩50min。再加入鉬酸鈉和羥基乙叉二膦酸，使得鉬酸鈉濃度為0.5g/L，羥基乙叉二膦酸濃度為0.3g/L，超聲震蕩80min，并在震蕩期間用5%(wt)HCl調(diào)節(jié)PH值至4.2，即得到鋯/釩酸鹽溶液。所述的低表面能修飾液是十二烷酸和KH560硅烷偶聯(lián)劑的乙醇溶液，是由十二烷酸的乙醇溶液和KH560硅烷偶聯(lián)劑的乙醇溶液按照質(zhì)量比例1:2混合而成的。十二烷酸的乙醇溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.06%(wt)，KH560硅烷偶聯(lián)劑的乙醇溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%(wt)。在低表面能修飾液中的修飾時(shí)間15h，修飾后烘干溫度80℃，烘干時(shí)間30min。經(jīng)過以上處理即可在鎂合金表面得到耐蝕性和疏水性良好的轉(zhuǎn)化膜。經(jīng)檢測(cè)，試樣表面與水接觸角大于150°，滾動(dòng)角小于10°，耐鹽霧時(shí)間可達(dá)84h。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3