[发明专利]具有超疏水表面的镁合金的复合制备法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金的超疏水表面制备方法，通过化学法与电化学法的复合处理，并采用成本低廉的反应试剂，获得超疏水镁合金表面。

 

背景技术

镁合金被誉为“21世纪的绿色工程材料”，具有比重轻、比强度及比刚度高、阻尼性及切削加工性好、导热性好、电磁屏蔽能力和抗辐射能力强，易于回收等一系列独特的优点。对节能、环保、汽车轻量化等方面具有重要作用，在汽车、电子、电器、交通、航天、航空和国防军事工业领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料。但镁合金由于自身化学活性高、对杂质元素高度敏感、在常用介质中的腐蚀电位很低、在空气中形成的氧化膜MgO较为疏松等因素的影响，耐蚀性能差，不能对镁基体起到保护作用，因此一直以来制约其发挥结构材料的性能及资源优势。

表面具有超疏水性的材料在防水、自净、耐蚀等方面有着极其广阔的应用前景。近几年来，随着纳米材料制备技术及结构分析表征技术的日益发展，设计和制备具有超疏水特性的材料从理论到实践都取得了突破性的进步，这方面的研究也成为材料科学、生物学、仿生学等学科领域的前沿和热点之一。以超疏水性的研究为启发，在镁合金表面构建微细结构，再修饰低表面能物质后，即可获得超疏水特性，从而使其具有超疏水材料的憎水、自洁、耐蚀等独特性能。这为解决镁合金的腐蚀防护提供一个新的思路，具有重要的理论意义和重大的应用前景。

国内外现有的超疏水金属表面制备方法很多，多是在钢、铁、铝、铜、锌等金属上制备，均能得到性能优异的超疏水表面，但仍然存在一定的问题，如工艺复杂、需特殊设备及原材料、耗时长、有污染及综合成本高等缺点。而镁合金自身独特的化学活性，使得在其他金属上适用的超疏水表面制备方法并不能同样适用其表面。制备方法的局限性致使针对镁合金超疏水表面的相关研究较为少见，仍旧是目前金属基超疏水表面制备领域的难点。康志新等在《金属表面超疏水有机纳米薄膜的制备方法》（专利号CN200810220287.3）中提到采用乙酸对镁合金表面进行化学刻蚀处理，构造微细结构，再采用有机镀膜的方法在经过刻蚀处理的镁合金表面进行低表面能修饰。粗糙结构的构造方法简便易行，但使用的有机镀膜电解液含有三氮杂嗪类有机盐、亚硼酸钠及亚硝酸钠，成分复杂，修饰工艺繁复难控。此研究组还采用了微弧氧化的方法在镁合金表面构造微细结构，低表面能修饰同样采用有机镀膜，制备了性能良好的镁合金超疏水表面，但依然存在制备工艺复杂难控，需特殊设备，且成本高昂并不适于工业化生产等问题。王燕华等在《一种金属镁表面超疏水膜的制备方法》（专利号CN201010102884.3）中提出了一种较为简便的制备方法，先采用硫酸对镁合金表面进行化学刻蚀处理，再利用双氧水对经过化学刻蚀处理的镁合金进行氧化处理，从而构造出表面微细结构，最后将经过上述处理的镁合金基片置于硬脂酸的乙醇溶液中浸泡1~3小时进行低表面能修饰。虽然对设备无特殊要求，制备工艺较为简便，但依然分为多步完成整个制备过程，且耗时过长可控性差。

因此寻求一种真正意义上的简便易行，成本低廉，且能获得性能优良的超疏水镁合金表面的方法，仍是目前研究的重点。

  

发明内容

本发明提供了一种具有超疏水表面的镁合金的复合制备法，通过化学法与电化学法的复合处理，并采用成本低廉的反应试剂，获得超疏水镁合金表面。

本发明采用如下技术方案：

一种具有超疏水表面的镁合金的复合制备法，所述方法包括下列步骤：

(1) 采用质量体积浓度为5g/L~20g/L的硫酸水溶液对镁合金表面进行化学刻蚀处理，刻蚀温度为20℃~30℃，刻蚀时间为5min ~10min， 

(2) 采用豆蔻酸溶液作为电解液，使用阳极氧化法，对镁合金表面同时进行二级结构的构造和低表面能的修饰，所述的豆蔻酸溶液是将豆蔻酸、甘油溶于乙醇中，浓度为2wt%~6wt%，豆蔻酸甘油浓度为0.6wt%~1.6wt%，乙醇浓度为92.4wt%~97.4wt%，所述的阳极氧化为：以镍为阴极，经上述化学刻蚀处理的镁合金为阳极，置于豆蔻酸电解液中，电解温度为20℃~30℃，电压为3V~10V，电解时间为0.5小时~2小时，

 (3) 阳极氧化处理后，取出镁合金，经去离子水清洗后置于箱式电炉中，在50℃-90℃下固化处理0.5-1.5小时。

本发明提供的技术方法具有如下优点：