[发明专利]在金属合金上直接电化学合成掺杂的导电聚合物

说明书

本发明的名称是在在金属合金上直接电化学合成掺杂的导电聚合物。本公开一般地涉及不使用六价铬试剂在金属和金属合金上减少腐蚀的改进方法的发现。更具体地，本公开涉及使用掺杂的导电聚合物例如聚苯胺(PANI)在金属合金例如铝合金上制备耐腐蚀金属。

技术领域

本公开一般地涉及不使用六价铬试剂在金属和金属合金上减少腐蚀的改进方法的发现。更具体地，本公开涉及使用掺杂的导电聚合物例如聚苯胺(PANI)在金属合金例如铝合金上制备耐腐蚀金属。

背景技术

引言

在过去的九十年航空航天工业依赖含有六价铬(Cr(VI))的底漆和预处理作为用于铝和铝合金的最有效腐蚀抑制剂。不幸地，Cr(VI)是已知的致癌物质并且暴露可具有包括肺癌的严重健康后果。美国职业安全与健康管理(U.S.Occupational Safety andHealth Administration)(OSHA)建议如果可能，用不含Cr(VI)的油漆和涂料替代(“在航天与航空运输涂漆中控制暴露于六价铬(Controlling Exposure to Hexavalent Chromiumin Aerospace and Air Transport Painting)”OSHA情况说明书FS-3650，2013年3月)。因此，在涂漆和维护两者中对于不含Cr(VI)的耐腐蚀油漆和涂料存在长期需要。用于耐腐蚀的Cr(VI)的有效替代物将从最初制造过程、维护周期、以及至最终处理过程减少铬使用。

电聚合的导电聚合物涂层

产生PANI的苯胺的电聚合是一种熟知的工艺。Pournaghi-Azar和Habibi公开了由硫酸溶液在铝和铝-铂表面上的PANI涂层(Pournaghi-Azar and Habibi ElectrochimicaActa 52(2007)4222–4230)。已经提出PANI作为通过钝化机理用于活性金属表面的防腐蚀系统。例如，Biallozor和Kupniewska综述了在活性金属上导电聚合物的电沉积，其包括在铝上使用PANI用于防腐蚀(Biallozor and Kupniewska Synthetic Metals 155(2005)443–449)。

在铝合金上，已经示出以其基础或脱-掺杂形式的PANI对腐蚀起阻挡层的作用。以其利用传统硫酸掺杂剂的掺杂形式，由于金属被产生分层的膜持续氧化，未观察到防腐蚀。具体地，Conroy和Breslin公开了由甲苯磺酸(对甲苯磺酸，CH₃C₆H₄SO₃H)溶液在纯铝上制备的PANI涂层(Conroy and Breslin Electrochimica Acta 48(2003)721-732)。他们观察了氧化铝的形成，然而他们指出“几乎没有通过聚苯胺涂层的任何防腐蚀的证据”。

美国专利号6,328,874(Kinlen等人)公开了用聚苯乙烯磺酸(PSSA)和硫酸PSSA混合物在铝和铝合金上电沉积PANI以及表征通过该方法形成的氧化铝涂层。

基于溶液的导电聚合物涂层

其他人已报导了溶液沉积PANI膜；带有聚(环氧乙烷)(PEO)的PANI接枝聚合物；并且PANI聚(乙烯氧基)-3-氨基苯甲酸酯(PEAB)共聚物与PEO接枝；以及用2,5-巯基-1,3,4-噻二唑(DMcT)掺杂的PANI用于制备电容器和固态可充电电池(Moon and Park SolidState Ionics 120(1999)1-12)。

美国专利号6,942,899(Kendig等人)公开了在铝或铝合金上用有机酸例如DMcT或2-巯基噻唑啉掺杂的溶液沉积的PANI膜。

发明内容

在具体的非限制性实例中，本公开提供用于制备耐腐蚀阳极氧化的金属表面的方法，其包括用包含苯胺-单体的溶液阳极氧化金属表面并且用包含硫醇抑制剂的密封溶液密封该金属表面，以便形成耐腐蚀阳极氧化的金属表面。