[发明专利]一种镁合金表面超疏水耐蚀膜层的制备方法

说明书

本发明公开了一种镁合金表面超疏水耐蚀膜层的制备方法，属于金属材料表面改性领域。该方法包括以下步骤：将镁合金表面进行预处理、醋酸酸洗、在十二烷基硫酸钠和NaOH混合水溶液中水热处理、干燥处理；最终在镁合金表面得到微/纳米多级结构的超疏水耐蚀膜层，通过电化学测试超疏水处理前后镁合金的耐蚀性能，对比发现超疏水膜层能够显著提高镁合金的耐蚀性。本发明对镁合金的表面形状、尺寸要求低，所用设备简单、原料成本低、处理过程易实现，能一步制备出超疏水耐蚀膜层；所制备的膜使镁合金表面对水的润湿性大大降低，一方面提高了镁合金的耐蚀性能；另一方面使镁合金表面自清洁能力得到很大改善，扩展了镁合金的应用领域。

技术领域

本发明涉及一种镁合金表面超疏水耐蚀膜层的制备方法，属于金属材料表面改性领域。

背景技术

镁合金是工业应用中最轻的金属工程材料，其密度仅为铝的2/3、铁的1/4，具有高的比强度和比刚度，优良的阻尼减震与电磁屏蔽性能，良好的散热性、导电性，加工成型方便、易于循环利用及储量丰富等优点。因此，在汽车、电子、生物医学、国防以及航天航空等领域的应用日益增多，被誉为21世纪绿色工程金属结构材料。然而，镁合金同时也存在着耐蚀性差、耐磨性差、易燃、室温塑性变形困难等缺点，特别是耐蚀性差的缺点很大程度上制约了镁合金性能优势的发挥和推广应用。

镁合金防腐性能的提高主要从两个方面着手，一方面是在镁合金铸造过程中调整其内部成分及组织结构，如降低杂质含量，添加合金元素，改变表面组织结构。另一方面是对镁合金进行表面改性，在镁合金表面构筑有效的保护膜，抑制和缓解镁合金材料的腐蚀，以改善镁合金耐蚀性能。相比较于成分或结构调控，进行表面处理能够在保持镁合金原有优良特性的同时更有效地提高其耐蚀性能，是较有效而简便的方法。目前，主要常见的镁合金材料表面处理方法有化学氧化法、阳极氧化法、离子注入技术，激光表面改性技术、物理气相沉积技术、金属涂层、有机物涂层等。这些方法可以改善镁合金的耐蚀性，但是都存在不同程度的不足。近些年来，在自然界动植物表面超疏水现象的启发下，越来越多的科研工作者致力于镁合金表面超疏水膜层的制备与研究。金属发生腐蚀时，大部分情况都是因为其表面存在水或者电解质溶液。在镁合金的表面制备超疏水膜层，一方面能够有效地降低电解质溶液与基体材料直接接触从而减低金属腐蚀速率；另一方面能够使镁合金表面具有自清洁的能力，有很好的实用前景。

虽然目前有一些在镁合金表面制备耐蚀超疏水膜层的方法，如等离子技术、化学蚀刻、微弧氧化、化学转化等，但现阶段用于表面修饰的含氟硅烷的物质价格昂贵，而且有的方法对实验设备要求很高。

发明内容

本发明旨在提供一种镁合金表面超疏水耐蚀膜层的制备方法，该方法所用设备简单、原料成本低、处理过程易于实现，且可在不修饰低表面能物质的条件下一步制备出超疏水耐蚀膜层。

本发明采用水热法制备超疏水耐蚀膜层，通过调节pH值、加入十二烷基硫酸钠、改变水热反应温度及保温时间等条件调控膜层结构，进而改进其疏水性，提高镁合金耐腐蚀性能。

本发明提供的一种镁合金表面超疏水耐蚀膜层的制备方法，在得到新鲜无氧化、无油脂的裸露镁合金基底后用醋酸进行酸洗，然后进行水热处理，最后进行干燥处理，具体步骤如下：

1）将镁合金块用320目、600目、1200目的碳化硅砂纸依次打磨以除去表层的氧化物和其它杂质，然后将其依次放在去离子水和无水乙醇中分别超声清洗5~15min，以达到脱脂去污的效果；

2）将步骤1）处理得到的镁合金试样的醋酸溶液中清洗，然后用无水乙醇清洗并干燥；

3）将步骤2）处理得到的镁合金试样放入含十二烷基硫酸钠和NaOH混合水溶液的水热反应釜中，水热反应的温度为160℃，反应时间为4~6h；经水热反应制备超疏水膜层；