[发明专利]镁合金表面耐蚀超疏水膜层及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种镁合金表面耐蚀超疏水膜层及其制备方法与应用。所述制备方法包括：采用水热法在基底表面形成具有微纳结构的层状双金属氢氧化物膜；以及，对所获层状双金属氢氧化物膜进行疏水化处理，从而制得镁合金表面耐蚀超疏水膜层。本发明提供的镁合金表面耐蚀超疏水膜层的制备方法可直接在镁合金上制备，处理过程简单，制备方便，周期短，制备工艺易于实现，对环境友好；同时本发明制备的镁合金表面耐蚀超疏水膜层具有较好疏水性能，可显著提高镁合金的耐腐蚀能力，且能在较长时间保持很好的耐腐蚀性能；本发明提出所制备的耐蚀膜层的防腐机理，其在电池、汽车工业或航空航天领域中有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于金属材料表面改性技术领域，具体涉及一种镁合金表面耐蚀超疏水膜层及其制备方法与应用。

背景技术

镁和镁合金由于密度低，强度高，弹性模量大，散热性好，冲击负荷能力强而备受关注。它们被广泛用于电池，汽车工业，航空航天和其他领域，以减轻整体重量并降低能耗。但是，镁合金容易被腐蚀，这大大限制了它们的使用，因此，控制其腐蚀具有重要意义。近年来，已报道了多种提高镁合金耐腐蚀性能或保护镁合金免受腐蚀的方法，例如元素合金化、均质组织、聚合物涂层、等离子电解氧化等。

近年来，层状双氢氧化物(LDHs)，也叫类水滑石化合物，在金属保护领域引起了广泛的关注。LDH具有独特的层状结构，其化学成分可表示为[M_1-x²⁺M_x³⁺(OH)₂](A_x/n^n-)·mH₂O，其中阳离子M²⁺表示二价金属离子，M³⁺表示三价金属离子，而A^n-表示层之间的n价阴离子。除阴离子外，中间层还可以包含中性分子，如水分子。LDH具有三种实现防腐性能的方法：LDHs的层状结构具有显著的物理屏蔽作用。LDHs的可交换性可以捕获如Cl^-腐蚀性阴离子，这减少了涂层表面附近的氯离子浓度，从而实现腐蚀防护。此外，LDHs还可以用来负载缓蚀剂分子，与氯离子交换可以触发缓蚀剂阴离子的释放，从而可以进一步保护基底免受局部腐蚀。

随着仿生技术的发展，大批具有广阔应用前景的仿生材料相继涌现，广大学者受荷叶“出淤泥而不染”等动植物表面超疏水现象的启发，对超疏水特性展开了研究。若在镁合金表面制备超疏水表面，除了能有效降低合金与水溶液的接触，提高镁合金的耐腐蚀能力，还可能获得自清洁等功能，具有实际应用前景。

目前国内外关于在镁合金表面构筑超疏水表面的方法已有一些相关报道。例如：专利CN109881195A中通过在8-羟基喹啉的乙醇溶液中浸泡构建微纳结构膜层，然后用1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基硅烷进行疏水处理，制备出微纳超疏水耐蚀性膜；专利CN109989090A中采用微弧氧化的方式在镁合金表面构建微米级孔状结构，然后再高温下进行LDH处理得到片状纳米结构并进行修饰，最后注入润滑油得到超滑表面；可以看出以往报道中制备超疏水表面的工艺比较复杂，有些会使用对环境或人体有害的物质，且没有提出相应的防腐机理，因此利用简单有效的方法制备性能优异的超疏水的耐蚀表面并探究其防腐机理尤为重要。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种镁合金表面耐蚀超疏水膜层及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种镁合金表面耐蚀超疏水膜层的制备方法，其包括：

提供镁合金作为基底；

采用水热法在所述基底表面形成具有微纳结构的层状双金属氢氧化物膜(MgAl-LDH膜)，所述层状双金属氢氧化物膜中的金属元素包括Al和Mg；

以及，对所获层状双金属氢氧化物膜进行疏水化处理，从而制得镁合金表面耐蚀超疏水膜层。