[发明专利]一种利用超滑表面制备镁合金耐蚀性膜层的方法

说明书

本发明涉及一种利用超滑表面制备镁合金耐蚀性膜层的方法，属于金属材料表面改性领域。本发明的耐蚀性膜层是以镁合金为基体，首先采用微弧氧化(MAO)的方式在镁合金表面构建出微米级孔状结构，其次在高温下进行LDH(层状双氢氧化物)处理得到片状纳米结构；再用低表面能物质进行修饰，得到超疏水表面；最后注入润滑油得到超滑表面。本发明提供一种操作简单，不需要特殊设备的镁合金耐蚀性膜层的制备方法。将MAO、LDH、超疏水技术及超滑表面四者相结合在镁合金表面制备出复合膜层，可以有效阻止水滴在表面的滞留，进而提高镁合金的耐蚀性。

技术领域

本发明涉及一种利用超滑表面制备镁合金耐蚀性膜层的方法，属于金属材料表面改性领域。

背景技术

镁合金具有低密度、较高的比强度和比刚度，吸震性显著、低的弹性模量，以及良好的可回收再生性能等优点，在汽车、电器、电子产品、航空航天产业等领域得到广泛使用。但是镁合金由于标准电极电位很负(-2.37V)，化学活性很高，在潮湿的环境和含Cl^-的非碱性溶液介质中极易发生腐蚀。镁合金在空气中，表面会生成氧化膜，但是所生成的氧化膜孔隙率大、致密度低，不能对基体提供有效的保护，耐腐蚀性很差，极大程度上限制了镁合金的工程应用范围。为了解决镁合金易腐蚀的问题，需要对镁合金进行有效的表面处理。

疏水膜是一种基于仿生效应兴起的。荷花自古就被赞为“出淤泥而不染”，它的这种自清洁现象在科学上被称为“荷叶效应”，目前已受到广泛的关注。解决镁合金的腐蚀可以从两方面入手(1)增加镁合金自身的耐腐蚀性(2)切断镁合金与易造成腐蚀的环境接触。从这两方面考虑首先我们在镁合金表面先制备出一层耐腐性的膜层，然后再对该膜层进行疏水化处理，可以极大的提高镁合金的耐蚀性。因此制备镁合金耐蚀性疏水膜不仅提高了镁合金自身的耐蚀性，同时疏水膜的制备使其拥有憎水性与一定的自清结性，使镁合金更加的不易腐蚀，这对镁合金的具体实际应有有了很高的价值。

微弧氧化又称等离子氧化，是一种在有色金属表面原位生长陶瓷膜的新技术。微弧氧化由阳极氧化演变而来，采用较高电压，将普通阳极氧化的法拉第区引入到高压放电区，可在Al、Mg、Ti等金属及其合金表面形成一层结合强度较高的陶瓷氧化膜。镁合金经微弧氧化处理后，表面具有均匀而密集的微米级孔状结构，局部因应力作用产生裂纹，需进行后续处理以获得微纳结构且覆盖表面裂纹。

层状双氢氧化物(LDH)因其独特的结构和化学成分，能在腐蚀环境中吸收阴离子和释放抑制剂，显著提高材料的耐腐蚀性。总的说来，LDH的组成可以写成一个通式[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂^x+A^m-_x/m·nH2O，其中M²⁺和M³⁺代表二价和三价金属阳离子，A^m-代表可交换的阴离子。近年来，LDH研究表明可以作为减少与腐蚀介质的接触面积的超疏水材料，对基体金属进行LDH处理，可以获得亲水的纳米结构膜层。

目前，尚未有实验来研究微米结构及微纳复合结构对超滑表面耐用性的影响。中国专利CN103966641A公开的一种利用人工仿猪笼草超滑表面防止金属大气腐蚀的方法，采用盐粒潮解实验证明仿猪笼草超滑表面可以阻止因盐分潮解等原因造成水滴在表面滞留，降低金属的大气腐蚀发生的概率。中国专利CN106865487A公开的液体注入型超滑表面及其激光精密微加工方法，采用测试液滴包括水滴、酸溶液、碱溶液、湖水、海水、血清、甘油和番茄酱，证明所制备的超滑表面具有很小摩擦阻力，降低水滴等测试液体在表面的滞留时间与概率。由上述技术可知，对超滑表面的防污性和防大气腐蚀研究较多，但对于动态腐蚀条件对超滑表面的影响鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用超滑表面制备镁合金耐蚀性膜层的方法，该方法所用设备简单、处理过程易于实现，能有效提高镁合金的耐蚀性能。