[发明专利]一种金属表面自清洁、高防护膜层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料表面处理技术领域，具体涉及一种金属表面自清洁、高防护膜层的制备方法。

 

背景技术

锌、铜、铝、钢铁等金属及合金在很多领域都具有广泛的应用，但由于它们化学性质比较活泼，因此在应用时易于发生腐蚀。为有效抑制这些金属的腐蚀、延长其使用寿命，通常需要对它们进行一定的表面处理，如化学转化、阳极氧化等都是常用的金属表面处理方法，可以在金属表面形成防护膜从而对金属基体提供防护作用并且还可有效提高涂层与合金表面的附着力。但在环境较为恶劣的应用场合，金属表面会有雨水及尘土的大量沉积且不易及时清洁除去，混有尘土的雨水会成为腐蚀性很强的介质对金属进行腐蚀破坏而引发重大事故。如果金属表面膜层具有自清洁功能，则由于自清洁表面的污染物或灰尘能在雨水等外力作用下自动脱落，因而可以有效防止雨水及尘土的大量沉积对金属造成的腐蚀破坏。并且，具有自清洁功能的膜层通常超疏水（即与水的接触角大于150°），因此可以降低金属材料与水、溶液等介质直接接触的机会，对于改善金属材料的防护性能具有促进作用。因此，发展兼具自清洁功能和高防护功能的膜层对于金属的应用具有重要意义。

目前已经有一些金属表面自清洁防护膜的报道，如中国专利CN 101440510A??用于金属防腐和自清洁功效的超疏水表面的制备方法??，即利用电化学沉积的方法在铜、锌、铝、镍、铁、钛、铜锌合金、铜镍合金、铁锡合金等金属或合金表面制备超疏水膜层从而在一定程度上实现金属的防腐蚀和自清洁；中国专利CN 101935859A??一种在金属基体表面制备超疏水膜的简便方法??采用电化学方法在铜、锌、镁、铁或银等金属表面制备脂肪酸-金属络合物超疏水膜层从而具有一定的金属防腐和自清洁作用；中国专利CN 103952732A??一种金属超疏水表面及其制备方法??采用第一步电镀镍镀层、进而在氟硅烷的乙醇溶液中热处理改性的方法在不锈钢、铜、铝合金或镁铝合金等导电金属表面制备自清洁和耐腐蚀的超疏水表面；等等。上述发明虽然能够在金属表面制备自清洁防护膜，但却存在以下缺陷：

（1）膜层防护功能有限。超疏水膜层主要通过降低金属材料与腐蚀介质直接接触的机会来发挥防护作用，但膜层本身的防护能力较为有限；如果不采用另外的方法增加防护效果，则膜层很难提供持久的防护作用。而上述发明只利用超疏水膜层对腐蚀介质的隔离作用并没有其他增强膜层防护作用的措施，所以防护功能较为有限。

（2）制备过程复杂，所需化学试剂多、有污染。上述发明在制备膜层时都采用了电化学方法，这就需要专用仪器设备如电源、电化学工作站等，并且由于需要通电因此还会对工件形状、尺寸等有较为严格的限制，这无疑增加了制备过程的复杂性。并且，制备过程中都使用了较多有机化学试剂，容易对环境造成污染。

由此可见，发展绿色环保、简单方便的制备方法实现在金属表面制备自清洁、高防护膜层具有重要意义。

 

发明内容

针对现有技术存在的困难和问题，本发明的目的是提供一种绿色环保、简单方便的制备方法，实现在金属表面制备自清洁、高防护膜层。

本发明的目的是这样实现的：一种金属表面自清洁、高防护膜层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①钼酸盐溶液浸泡处理：将清洁的金属工件浸没于70~90°C的钼酸盐水溶液中1~3小时，然后取出工件、清洗吹干； 

②植物缓蚀剂-低表面能物质协同修饰处理：将步骤①处理后的工件置于室温下的修饰处理液中浸泡1~2小时，取出后于60~90℃下烘干1~2小时，即得金属表面自清洁、高防护膜层；

所述钼酸盐为钼酸钠或钼酸铵，含量为1~5 g/L；

所述修饰处理液由植物缓蚀剂和低表面能物质溶解于乙醇溶液中配置而成；

所述植物缓蚀剂为林檎叶水提物粉末，含量为0.2~0.8 g/L；

所述低表面能物质为十八烷酸，含量为5~10 g/L。

进一步，所述植物缓蚀剂林檎叶水提物粉末的制备工序为：取蔷薇科、苹果属植物林檎的新鲜叶片洗净、阴干、剪碎，加入其重量的10~15倍水于90~95°C进行超声波辅助浸取2~3小时，冷却、静止、过滤，将滤液在60~80°C下干燥5~6小时，干燥后粉碎，即得植物缓蚀剂林檎叶水提物粉末。 

进一步，所述金属为锌、铜、铝或钢铁材料。

相比现有技术，本发明具有下述优点：