[发明专利]一种钢表面原位生长锌铝水滑石薄膜的制备方法

说明书

本发明公开一种钢表面原位生长锌铝水滑石薄膜的制备方法，以Q235钢、Al粉、Al₂O₃、NH₄Cl、Zn(NO₃)₂、NH₄NO₃、氨水、Na₂MoO₄为原料，先通过粉末包埋法对Q235钢进行表面渗铝处理，再通过水热法在渗铝钢表面原位生长制备出硝酸根插层的锌铝水滑石，最后用钼酸钠溶液对ZnAl‑NO₃LDHs进行处理，通过离子交换反应得到钼酸根插层的锌铝水滑石薄膜。本发明在Q235钢基体表面渗铝的基础上，原位生长Zn‑Al水滑石薄膜，并用钼酸钠溶液进行处理，起到对钢基体的保护及缓蚀作用。

技术领域

本发明涉及一种在海水中具有防腐蚀性能的锌铝水滑石薄膜的制备方法，具体地说是在Q235钢表面原位生长钼酸根插层锌铝水滑石薄膜的方法。

背景技术

随着机械制造和军事工业的迅速发展，钢铁材料已成为世界上应用最为广泛的材料，对钢铁产品的各种性能指标也提出了越来越高的要求，然而钢铁材料在自然环境中极易被腐蚀，给工业生产和人民生活都带来了极大的经济损失和资源的浪费(段雪,陆军,等.二维纳米复合氢氧化物：结构、组装与功能[M]北京:科学出版社,2013:504-541)。腐蚀问题，已经成为影响国民经济和社会可持续发展的重要因素之一。因此，改善钢铁材料的耐蚀性能成为了当代钢铁产业的重中之重，通过表面改性等方法制备出耐蚀性好的钢铁材料不仅能够提高其使用寿命，还能够大大减少由于钢铁腐蚀给社会和国家带来的损失和危害。

金属的腐蚀主要可以分为以下三类腐蚀，即化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀。化学腐蚀是金属表面与非电解质发生纯化学反应而引起的损坏，通常在一些干燥气体及非电解质溶液中发生，腐蚀过程中不产生电流。电化学腐蚀是金属表面与电解质发生电化学反应而产生的破坏，反应过程中有电流产生，包括金属材料在大气、海洋、土壤及酸、碱、盐等介质中发生的腐蚀。物理腐蚀则是金属由于单纯的物理溶解作用所引起的损坏，不发生化学或电化学反应，通常发生在液态金属中。

常用的金属防腐蚀方法，主要有以下几种。首先是金属的表面处理，包括金属表面涂层和金属表面转化层，即通过电镀、化学镀或是阳极氧化等方式在金属表面形成一层保护膜。电化学保护也是一种有效的防腐蚀方式，分为阳极保护和阴极保护两种，主要通过改变金属的电位，使其极化而降低金属腐蚀速度。从介质方面考虑，还可以通过添加缓蚀剂的方式来抑制金属腐蚀的发生，即缓蚀剂以适当的浓度和形式存在与环境(介质)中时，可以防止或减缓材料的腐蚀。

目前国内对金属材料进行的防腐处理工艺主要是阳极氧化法和化学氧化法，然而这两种工艺都需要使用大量的电解质，会引起严重的环境污染。经过近几十年的研究发现，水滑石(LDHs)作为一种无机功能材料，在金属防腐蚀领域有着广阔的应用空间。目前LDHs在金属防腐蚀领域的应用，主要有以下两类。一是作为颜料添加到涂层中；二是在金属基体上通过原位生长法，形成一层致密且结合力强的薄膜(Zhang F,Zhao L,Chen H,etal.Corrosion resistance of superhydrophobic layered double hydroxide films onaluminum[J].AngewandteChemie International Edition,2008,47(13):2466-2469)。