[发明专利]具有光致亲水与疏水转换功能的镁锂合金超疏水镀层及制备方法

说明书

本发明提供的是一种具有光致亲水与疏水转换功能的镁锂合金超疏水镀层及制备方法。在电镀液中以纯镍片为阳极、经预处理的镁锂合金为阴极，在进行电镀，电镀完毕的镁锂合金放入硬脂酸乙醇溶液中浸泡，形成的Ni‑Cu‑纳米SiC功能镀层；镀液中的Ni²⁺和Cu²⁺两种沉积离子，电镀过程生成的镍与铜晶粒在镁锂合金表面的生长过程中将碳化硅粒子裹挟入镀层，所述镀层在主阶层结构即主干上形成次级结构即树枝，呈菜花状凸起的微米‑纳米复合阶层结构，次级结构呈菱形片状凸起。本发明在镀层中添加光催化剂SiC纳米粒子，通过改变镀层表面化学组成，实现镀层亲疏水转换，以拓宽镁锂合金在工程应用领域应用范围。

技术领域

本发明涉及的是一种镁锂合金材料的表面改性技术。具体地说是一种在镁锂合金表面形成的兼具超疏水性和光致亲疏水转换功能的镀层及其制备方法。

背景技术

镁锂合金是最轻的结构金属材料，在航空航天、轨道交通、运动器材以及3C产业等具有较好的应用前景，而其存在耐蚀性差的问题成为镁锂合金工程应用推广的瓶颈。目前，在镁锂合金表面进行镀覆超疏水层是一种提升合金耐腐蚀性可行的办法之一。然而，镁锂合金作为结构件在生产加工或后期应用清理维护过程中部分处理工艺(着色和清洗等)通常需要在水基溶液中完成，具备超疏水层的镁锂合金增加了工艺实施的难度，因而，具备亲疏水转换功能的超疏水镀层可以有效解决上述问题。除此之外，以超疏水层为基础的光致亲疏水转换表面在传感器、分离装置和微流器件等方面具有广阔的应用前景，因此研究镁锂合金表面兼具超疏水性和亲疏水转换功能的镀层对拓宽镁锂合金应用范围有重要意义。

光致亲疏水镀层的超疏水-超亲水转换主要是通过光诱导镀层表面润湿角的变化实现的，通常具有光催化诱导润湿角变化的材料有：具有光催化表面的金属氧化物，例如，TiO₂,ZnO,WO₃,V₂O₅和SnO₂等，通过形成或失去材料表面氧空位实现材料表面润湿角变化，从而实现亲疏水转换功能；其它光催化金属铋、陶瓷颗粒SiC等，在光诱导作用下催化硬脂酸的分解以及后期的人工硬脂酸的修饰实现镀层表面润湿性的消除与恢复，使镀层实现亲水-疏水的功能转换。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼具超疏水性和光致亲/疏水性转换的具有光致亲水与疏水转换功能的镁锂合金超疏水镀层。本发明的目的在于提供一种具有光致亲水与疏水转换功能的镁锂合金超疏水镀层的制备方法。

本发明的具有光致亲水与疏水转换功能的镁锂合金超疏水镀层为：通过电镀在镁锂合金上形成的Ni-Cu-纳米SiC功能镀层；镀液中的Ni²⁺和Cu²⁺两种沉积离子，电镀过程生成的镍与铜晶粒在镁锂合金表面的生长过程中将碳化硅粒子裹挟入镀层，所述镀层在主阶层结构即主干上形成次级结构即树枝，呈菜花状凸起的微米-纳米复合阶层结构，次级结构呈菱形片状凸起。

本发明的具有光致亲水与疏水转换功能的镁锂合金超疏水镀层的制备方法为：在电镀液中以纯镍片为阳极、经预处理的镁锂合金为阴极，在输出电压为2.7V、输出电流为0.09A的条件下进行电镀，电镀完毕的镁锂合金放入硬脂酸乙醇溶液中浸泡，所述电镀液的组成为：硫酸镍250g/L-350g/L、五水硫酸铜0.1g/L-1.5g/L、硼酸30g/L-40g/L、氟化氢铵17g/L-20g/L、十二烷基硫酸钠0.3g/L-0.5g/L和碳化硅0.5g/L-40g/L。

本发明的具有光致亲水与疏水转换功能的镁锂合金超疏水镀层的制备方法还可以包括：

1、阳极与阴极的面积比为2:1。

2、电镀液中五水硫酸铜的浓度1.3g/L，SiC浓度为20g/L。