[发明专利]一种钛合金的超疏水复合膜层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钛合金的超疏水复合膜层及其制备方法，属于复合膜层制备领域。本发明的制备方法，包括以下步骤：1)将钛合金进行微弧氧化处理，得到具有微弧氧化膜层的钛合金；2)将六偏磷酸钠和硅酸钠溶于水，配制水热反应液；将所述具有微弧氧化膜层的钛合金置于盛有所述水热反应液的反应釜中，进行水热反应，反应结束后，得到具有超疏水复合膜层的钛合金；本发明的制备方法，采用水热合成法在钛合金微弧氧化膜层上进行原位反应生成具有针状结构的膜层，起到了封孔的效果，针状结构的膜层与微弧氧化膜层结合良好。

技术领域

本发明属于复合膜层制备领域，尤其是一种钛合金的超疏水复合膜层及其制备方法。

背景技术

钛合金、铝合金和镁合金是目前常见的轻金属，应用在汽车、航空航天等领域。钛合金由于其质量轻、比强度高、耐蚀性强、热稳定性好等优点受到人们的广泛关注，在生物医疗、航空航天、船舶制造业等领域有着广泛的应用。但由于钛合金密度较小、自身的塑性剪切抗力较低且其加工硬化能力较弱从而导致其耐磨性能较差。同时，钛原子外层的电子极易于失去，而且钛合金的热导率较低在钛合金表面及其容易产生粘性较大的氧化膜层，导致表面容易产生黏着摩擦，使得钛合金在实际服役过程中的安全性有很大的局限性，尤其是钛合金在航空发动机等重要部位使用时，极易产生摩擦，在接受巨大摩擦的同时，腐蚀介质也会趁虚而入加速腐蚀介质对金属材料的腐蚀，摩擦和腐蚀同时发生对金属材料的破坏进一步增大，长时间的服役条件下极易造成工件的失效，带来巨大的人员伤亡及经济损失。因此，在钛合金表面制备硬质膜层来提高钛合金的耐磨性能和耐蚀性能具有重要的研究意义。

微弧氧化工艺是近年来发展起来的一种有色金属(如铝、铝、钛等)表面处理工艺，具有环境友好、处理速度快、效率高等优势作为轻金属的表面常用处理手段，尤其是钛合金表面微弧氧化处理，由于微弧氧化所得陶瓷层具有高硬度、可以有效的提高钛合金的耐磨性，使该技术广泛地应用于钛合金产品的表面处理，但由于微弧氧化膜层外层为多孔的陶瓷层，表面的孔无疑为腐蚀介质接触金属基体提供了可能，因此膜层的耐蚀性需要进一步提高，因而在微弧氧化膜层表面再制备一层疏水膜层可以在提高其耐磨性的同时对耐蚀性能进一步提高。

目前提高微弧氧化膜层耐蚀性的技术主要有通过在表面涂覆无机膜层来封孔，使得耐蚀性提升。但是涂覆会导致界面的引入使得结合力差因而不能长期存在。

发明内容

本发明的目的在于微弧氧化膜层采用涂覆无机膜层来封孔进而提高耐蚀性，存在的无机膜层与微弧氧化膜层结合力差的的缺点，提供一种钛合金的超疏水复合膜层及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种钛合金的超疏水复合膜层的制备方法，包括以下步骤：

1)将钛合金进行微弧氧化处理，得到具有微弧氧化膜层的钛合金；

2)将六偏磷酸钠和硅酸钠溶于水，配制水热反应液；

将所述具有微弧氧化膜层的钛合金置于盛有所述水热反应液的反应釜中，进行水热反应，反应结束后，得到具有超疏水复合膜层的钛合金；

所述水热反应的条件为：水热反应温度为120-360℃，水热反应时间为4-24h。

进一步的，步骤1)和步骤2)之间还包括：

将所述具有微弧氧化膜层的钛合金利用酸液进行活化处理。

进一步的，所述酸液由浓硫酸、稀盐酸、氢氟酸或/和甲酰胺稀释得到。

进一步的，步骤1)的微弧氧化所用电解液为含有六偏磷酸钠的磷酸盐电解液体系。

进一步的，步骤2)中水热反应液中，六偏磷酸钠的浓度为0.05～2.5g/L，硅酸钠的浓度为0.01～0.08g/L。

本发明的制备方法得到的钛合金的超疏水复合膜层。