[发明专利]一种铝及铝合金表面三元类水滑石薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种铝及铝合金表面三元类水滑石薄膜的制备方法，首先将待处理的铝合金试样进行机械打磨、除油、碱洗和出光预处理；将由两种二价金属离子M_I²⁺和M_II²⁺的乙酸盐组成的主成膜剂溶解于去离子水和乙二醇的混合液中，配制成混合溶液；将由尿素与氟化铵组成的沉淀剂搅拌溶解于配置成的混合溶液中；将预处理后的铝合金试样垂直静置于所得的反应溶液中，恒温下密闭反应一段时间，冷却后取出铝合金试样；依次用去离子水、乙醇将所取出的铝合金试样的表面冲洗2‑4次，吹干后得到M_I‑M_II‑Al三元类水滑石薄膜。所述方法具有制备条件温和、工艺过程简单、原料易得、能耗低、适用范围广等优点，可显著提高金属表面的耐蚀性。

技术领域

本发明涉及铝合金表面处理技术领域，尤其涉及一种铝及铝合金表面三元类水滑石薄膜的制备方法。

背景技术

铝及铝合金以其轻质的结构、高的热导和电导性、低廉的价格，在航空航天、船舶、兵器及核工业等领域具有广泛的应用价值和不可替代的重要地位，特别是近年来在装备制造轻量化概念的指引下，铝合金在先进装备制造业领域将会发挥越来越大的作用。因此铝合金的防护也逐渐成为人们关注的焦点问题，铝合金在腐蚀性环境中极易发生点蚀、缝隙腐蚀、剥蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等，这给铝合金构件的安全使用带来隐患，需要对铝合金表面进行处理或改性来提高基体的耐蚀性，进而扩大铝合金的使用范围，增加铝合金的应用附加值。

类水滑石是一种主客体型二维纳米层状结构材料，近年来以其特殊的结构特性成为一类备受关注的新型环保的智能防护薄膜材料。通过原位生长法在金属表面制备的类水滑石薄膜是一种可对缓蚀剂进行大量装载和智能释放的“纳米容器”薄膜，当感知到环境介质中存在侵蚀性离子(如氯离子Cl^-)时，能够释放层间缓蚀剂阴离子并吸附介质中的Cl^-，从而抑制了腐蚀介质对基体的侵蚀。该薄膜制备工艺简单，与金属基体结合力强，耐蚀性良好，在铝合金、镁合金的腐蚀防护领域显示出广阔的应用前景。

现有技术方案中用于铝及铝合金表面的类水滑石薄膜多为Zn-Al、Mg-Al、Ni-Al等二元金属类水滑石薄膜，由于主体层板成分(Zn²⁺、Ni²⁺、Ce³⁺、La³⁺等)可在一定程度上影响类水滑石薄膜的耐蚀性及对缓蚀剂的负载-释放行为，因此需要探索多元金属类水滑石薄膜的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝及铝合金表面三元类水滑石薄膜的制备方法，所述方法具有制备条件温和、工艺过程简单、原料易得、能耗低、适用范围广等优点，可显著提高金属表面的耐蚀性。

一种铝及铝合金表面三元类水滑石薄膜的制备方法，所述方法包括：

步骤1、将待处理的铝合金试样进行机械打磨、除油、碱洗和出光预处理；

步骤2、将由两种二价金属离子M_I²⁺和M_II²⁺的乙酸盐组成的主成膜剂溶解于去离子水和乙二醇的混合液中，配制成混合溶液；

步骤3、将由尿素与氟化铵组成的沉淀剂搅拌溶解于所述步骤2配置成的混合溶液中；

步骤4、将预处理后的铝合金试样垂直静置于所述步骤3所得的反应溶液中，恒温下密闭反应一段时间，冷却后取出铝合金试样；

步骤5、依次用去离子水、乙醇将所取出的铝合金试样的表面冲洗2-4次，吹干后得到M_I-M_II-Al三元类水滑石薄膜。

在所述步骤2中，所述二价金属离子M_I²⁺和M_II²⁺的乙酸盐具体包括：