[发明专利]一种镁合金超疏水自清洁耐腐蚀表面的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及金属材料表面改性技术，特别是涉及镁合金基体上仿生超疏水自清洁表面的制备方法。

背景技术：

自然界中，许多生物由于其自然规律的变化，演变出了许多有利于自身生存发展的特性。在大自然中可以发现有很多具有疏水或者超疏水性能的植物，比如玫瑰花，万寿菊表面具有的微纳米尺度双层分级结构和化学成分，显示出来疏水性，使其在自然界可以避免大量水分的积累。观察荷叶表面，其具有超高的超疏水性，被研究人员发现称之为“荷叶效应”，赋予荷叶表面自清洁的性能。而且这些表面结构和化学成分的组成也被研究人员利用模拟，制备具有相似性能的表面材料。

近年来，金属材料耐腐蚀性的研究也被重视起来，因此在金属表面制备具有疏水性薄膜得到越来越多的关注。镁合金因其具有散热快、质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点，在汽车工业、数码电子、航空航天、建筑装饰等领域中使用越来越广泛。而制约镁合金应用的重要因素就是其化学活性较高，易腐蚀与氧化。因而研究人员都致力于镁合金表面性能的改善。而通过改善镁合金表面的润湿性能，形成超疏水自洁涂层，达到改善镁合金表面耐腐蚀性成为新的一种新研究思路。

目前仿生超疏水表面的制备方法很多，国内外普遍有化学蚀刻法、化学气相沉积、微弧氧化、光刻法、溶胶-凝胶法、阳极氧化等。在这些方法中有一些需要特殊的设备或者工艺过程比较复杂，相比于其它的制备方法，采用电沉积制备可以有效的解决化学沉积镀膜不均匀或镀膜粘附性低的缺点，使其制备的微纳米尺度双层分级结构超疏水表面更加稳定，更加有效。实现了镁合金表面超疏水自清洁的特性。对以后镁合金的使用和发展具有重要的意义，也为在其它金属基体上制备超疏水自清洁表面提供了借鉴意义。

发明内容：

本发明的目的在于提高表面的疏水性，提供一种镁合金基体上生物仿生超疏水自清洁表面的制备方法。

本发明是仿照荷叶叶片超疏水性微观结构的特征，采用化学镀镍和电镀镍两种工艺结合的技术手段，并通过在低能材料修饰液中进行表面修饰，在镁合金表面制备具有荷叶叶片的微纳米尺度双层分级结构的生物仿生超疏水表面，其提高镁合金表面的疏水性和自清洁性等，使其得到广泛的应用。

为了达到上述目的，本发明的设计法案为：

一种镁合金基体上仿生超疏水表面的制备方法：

步骤一，首先分别用去离子水和丙酮处理预磨的镁合金基底；

步骤二，随后对镁合金基底依次进行碱洗，酸洗，活化处理；

步骤三，再将镁合金基底浸泡在化学镀镍溶液中，使镁合金基底表面预镀出一层镀镍层；

步骤四，随后将镁合金基底放置在电化学镀镍装置中，进行电化学镀镍处理，通过化学镀镍和电镀镍过程，使基底在表面上形成微纳米尺度的双层分级结构；

步骤五，最后，电镀镍完成后，将处理后的镁合金基底放入硬脂酸乙醇溶液中进行修饰，使其表面形成类蜡质晶体性质的低表面能薄膜，使其具有类荷叶表面双层微纳米结构，并呈现典型荷叶效应的超疏水自清洁性。

所述碱洗处理，其工艺为对镁合金基底表面进行碱性除油，为下一步处理做预处理，其碱洗溶液的主要浓度组成为45-50g/L NaOH和8-12g/L Na₃PO₄·12H₂O的混合溶液，碱性温度为65℃，处理时间为10min。

所述酸洗处理，其工艺为去除镁合金基底表面氧化层，其酸洗溶液的主要浓度组成为120-130g/L CrO₃和80-100mL/L HNO₃(70％V/V)的混合溶液，酸洗在室温条件下进行，处理时间为30-40s。

所述活化处理，其工艺为下一步的化学镀进行前期处理，其活化溶液的主要浓度组成为包含350ml/L HF(40％V/V)的水溶液，活化在室温条件下进行，活化时间为6-10min。