[发明专利]镁合金亲/超疏水区域可控复合膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种镁合金亲/超疏水区域可控复合膜的制备方法，首先在镁合金表面制备了一层均匀分布细小裂纹的整体平整磷酸铁锌钙/锰盐层，在此磷化层表面上不同区域沉积微纳米尺度的Si₃N₄局部层，在此基础上，在磷化层的其它区域表面生长超疏水层。本发明的磷酸铁锌钙/锰盐层及其表面的Si₃N₄区域作为骨架对超疏水膜层起强化作用，所制备的亲/超疏水区域可控复合转化膜层，可以实现对微液滴进行传输、分离、稳定、选择、收集、排序和固定等操作，而且可以很好的把镁合金和外部环境隔离，起到抗腐蚀作用，扩大了镁合金的应用领域。

技术领域

本发明涉及镁合金表面处理技术领域，特别是一种镁合金亲/超疏水区域可控复合膜的制备方法。

背景技术

镁合金由于具有质轻兼顾易于回收等诸多优点，正在成为钢铁、铝合金、工程塑料的一种重要替代材料。而且镁在地壳中储量丰富,仅次于铝、铁，属于轻金属，密度为1.74g/cm³，约为铝的2/3、钢的1/5，作为结构性材料有着非常广泛的应用前景。

镁具有很高的化学活泼性，其平衡电位很低，与平衡电位较高的金属接触时易发生电偶腐蚀，并充当阳极。镁元素与氧元素具有很大的亲和力，很容易与氧气发生反应，形成疏松多孔的MgO，不但不能有效阻隔空气中氧的侵入，还会形成原电池，加剧镁合金的腐蚀。

改善镁合金的耐蚀性主要有两条途径，一是通过添加合金元素，减少杂质含量，进行适当的热处理等方法改善合金材料本身的耐蚀性，二是对镁合金制品进行适当的表面处理，实现和外部环境的隔绝，阻碍腐蚀的发生。

现有的镁合金表面处理方法中，一般是在镁合金表面制备一层磷化膜层或者超疏水膜层，其可以隔离镁合金和环境的接触，但磷化层存在大量裂纹，很大程度上影响其耐蚀性能，超疏水膜一般强度不高，且现有的表面处理方法都是基于镁合金基体表面，在镁合金膜层表面进一步进行表面处理而获得极佳耐蚀性的处理方法还未见有相关报道。

现如今，通过仿生原理，许许多多的微结构表面被不断的制备出并被用来实现对微小液滴的传输、分离、稳定、选择、收集、排序和固定等操作，包括多种对水排斥的超疏水表面，对水具有收集能力的亲-疏混合表面，可以对亲水性进行鉴定的亲水性呈梯度分布的表面，还有可以实现在微尺度结构和纳尺度结构上液滴定位的表面等等，而如何在镁合金表面形成此类微结构表面，尤其在实现对微小液滴的传输、分离、稳定、选择、收集、排序和固定等操作的同时还能保证镁合金表面的耐蚀性，成为当前本领域研究者所要解决的关键问题之一。如果镁合金表面兼具上述对微小液滴的特殊功能且耐蚀性好，势必会对镁合金的应用领域产生深远影响。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种镁合金亲/超疏水区域可控复合膜的制备方法，其首先在镁合金表面制备了一层均匀分布细小裂纹的整体平整磷酸铁锌钙/锰盐层，在平整磷酸铁锌钙/锰盐层表面制备局部亲水Si₃N₄层及超疏水层，实现了镁合金可控区域表面对微液滴进行传输、分离、稳定、选择、收集、排序和固定等操作，且也进一步提高了镁合金的耐蚀性能，进而极大的提升了镁合金的应用领域及应用效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种镁合金亲/超疏水区域可控复合膜的制备方法，包括如下步骤：

S1：将镁合金表面进行磷酸盐转化处理，获得耐蚀转化层；

S2：在所述耐蚀转化层上沉积一层微纳米尺度的Si₃N₄层；

S3：对所述Si₃N₄层的部分区域进行刻蚀，使得设计区域内(没被刻蚀)为Si₃N₄层，设计区域外(被刻蚀)为耐蚀转化层；

S4：在所述设计区域外的耐蚀转化层表面制备一层超疏水膜层。