[发明专利]一种在镁合金表面制备耐腐蚀超疏水膜层的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料表面处理及防腐蚀技术领域，具体涉一种在镁合金表面制备耐腐蚀超疏水膜层的方法。

背景技术

镁合金具有密度小、比刚度和比强度高、良好的阻尼性、优异的减震以及导热性能，对电磁干扰具有优良的屏蔽作用、良好的成型加工工艺性并可回收利用等特点被人们称之为21世纪的“绿色”工程材料。随着当今能源和环境问题的日益突出，节能与环保成为当今科技发展的主要趋势，镁合金作为最轻的金属结构材料，在航空、航天、汽车、3C产业等领域将得到广泛应用。

但是镁合金具有很高的化学活性，与常用的金属结构材料如铝合金和钢铁等相比，在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中极易发生腐蚀，这在很大程度上阻碍了镁合金的广泛应用。因此，腐蚀问题被认为是目前发展镁合金的首要和核心问题，只有有效解决镁合金腐蚀问题，才能促进镁合金更广泛的应用。要使镁合金的性能优势能得到充分的发挥，通过各种表面处理技术来提高其耐腐蚀性能被认为是最有效的途径之一。

近年来，超疏水作为一种奇特的自然现象，引起了许多国内外研究者的关注，其主要具有抗水、防雾、自清洁、抗污染等特性。通过在镁合金表面制备具有超疏水特性的功能膜层可以改善镁合金的表面特性，一方面可以降低镁合金与水、溶液等介质直接接触的机会，防止镁合金由于氧、水及电子转移引起的电化学反应，抑制镁合金工件在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中遭受严重的化学腐蚀，拓宽其应用领域；另一方面则可以使镁合金工件表面具有防污、防水、自清洁、减小水阻力、减小摩擦等功能特性，具有重要的实际应用价值。

目前国内外已有关于在镁合金上制备超疏水表面的报道，但是在这些制备工艺中，大多采用的设备比较昂贵，工艺比较复杂耗时，不易于大规模生产；且使用价格高昂的含氟硅烷作为降低表面能的修饰物质，这对环境以及人体都有害。例如中国发明专利CN101469425A提出利用微弧氧化工艺在镁合金表面构筑粗糙的微/纳多孔结构，然后浸入丙烯酸溶液进行化学腐蚀处理，最后在其表面旋涂乙烯基聚二甲基硅氧烷进行疏水化处理，干燥后即得镁合金超疏水表面。由于其在微弧氧化后需经过丙烯酸的化学刻蚀，工艺过程较为复杂，微弧氧化过程中的火花放电现象大多产生裂缝而难以具有高耐蚀功能，使用寿命受到了限制；另外旋涂工艺需要特殊的设备，实际应用价值不高。Jiang等利用化学刻蚀和表面自组装氟化的方法在镁锂合金表面制备了超疏水薄膜(Liu K.S.,Zhang M.L.,Zhai J.,Wang J.,Jiang L.,Bioinspired construction of Mg–Li alloys surfaces with stable superhydrophobicity and improved corrosion resistance.Applied Physics Letters,2008,92(18),183103.)。然而该制备方法表面氟化需要在1.0wt.％十七氟癸基三甲氧基硅烷的酒精溶液中浸泡12h，再在烘箱中100℃下干燥2h；此工艺周期较长，效率较低，难以大规模的工业生产。因而利用简单有效的方法制备性能优良并能大规模生产和有效应用到实际生活中的超疏水表面，是本发明旨在解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种在镁合金表面制备耐腐蚀超疏水膜层的方法，该方法制得的超疏水膜层具有优良的耐腐蚀性能，且处理过程易于实现，适于工业化规模生产；

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种在镁合金表面制备耐腐蚀超疏水膜层的方法，包括以下步骤：包括以下步骤：将经过表面预处理的镁合金依次进行化学镀镍和电沉积钴制备粗糙表面结构，再经低表面自由能物质溶液浸泡修饰，使镁合金表面获得耐腐蚀超疏水膜层。

在上述方法中，所述表面预处理采用常规的金属表面预处理方法，作用是提高镁合金表面膜层质量和结合力，优选的表面预处理包括以下工艺：打磨、清洗、除油、酸洗及活化；

优选的，所述打磨为机械打磨；更优选的，所述打磨为使用目数由小到大的砂纸依次打磨镁合金表面，其作用是为了去除镁合金表面氧化物、毛刺和污垢等；

优选的，所述清洗为超声清洗；更优选的，所述清洗为将镁合金于室温下在丙酮中超声清洗；

优选的，所述除油为将镁合金在碱洗液中浸泡后取出；更优选的，所述除油的具体工艺为：在50～60℃的碱洗液中浸泡10～15min后取出，所述碱洗液为含40～50g/L NaOH及10～15g/L Na₃PO₄·12H₂O的水溶液；