[发明专利]一种超疏水镁合金涂料及其工艺

说明书

本发明公开了一种超疏水镁合金涂料及其工艺，所述镁合金为镁‑铝‑锌合金，铝元素的加入可以增强合金的强度以及耐腐蚀性能，锌可以提高铸件的抗蠕变性能。在镁合金的表面涂布涂层从而可以提高合金表面的疏水性，以达到耐腐蚀的目的，并且涂料中包含氧化锌、多壁碳纳米管、聚己内酯几种组分，本申请采用喷涂工艺能够降低成不和简化操作，并且获得的带有涂层的合金具备有益的超疏水性能、良好的耐腐蚀效果、良好的自清洁性能的同时还能够具备较好导电、导热以及散热功能，不会降低镁合金本身的优势，除此之外聚己内酯的加入具有较高的高分子材料相容性，可以改善结合力，提高耐用性。

技术领域

本发明涉及镁合金表面改性技术领域，具体为一种超疏水镁合金涂料及其工艺。

背景技术

镁合金因质量轻、比强度高、制作简单、方便回收等优点，是研发轻量化设备的理想选择。特别是交通运输、航空航天、军工、化工、通讯等行业对轻量化、环保化的需求，并且推动了镁合金研发技术，导致镁合金开始大规模的使用。镁合金是目前所知最轻的金属材料，它的比重是铝的2/3左右，是铁比重的1/4。所以对镁及其合金进行工艺研究并升级优化是促进科学技术发展、增强国防建设、发展新能源以及保护环境的局势所趋。

但由于镁合金的化学性能较为活跃而易腐蚀，因此，镁合金的易腐蚀性在实际运用当中是一大难题。目前已知镁合金耐腐蚀防护的方法有以下几种：

(1)化学转膜法：将金属样品完全浸入电解液当中，让金属样品与该电解液发生反应，使得金属表面产生一层膜；

(2)阳极氧化法：一般被应用于金属或合金的电化学氧化。由于其材质跟陶瓷差不多，因此具有一定的耐磨及耐腐蚀作用；

(3)激光表面处理法：激是指利用激光束将材料表面溶解凝固，从而在其表面形成具有一定的结构膜层，它可以改性材料的力学性能等，从而提高其耐磨耐腐蚀性；

(4)金属镀层：通过化学镀、电镀、热喷涂等在镁和镁合金表面形成金属镀层，可以提高其耐腐蚀性以及耐摩擦性，还可以根据不同环境、作用等对镁合金材料表面的金属镀层进行调节，使镁合金具有不同的性能，如导电性、钎焊性、导热性和耐磨性等；

(5)有机涂层法：为了增强镁合金的耐腐蚀性以及具有良好的装饰性，通常会将镁合金历经各种的表面预处理，再将其表面膜层涂覆一层有机涂层。

如果在镁合金表面建立超疏水表面不仅可以实现表面防水、防粘、抗污染，还可以达到自清洁、减小阻力等效果，同时耐腐蚀性也会有大大的提升。

目前国内外对固-液的浸润性有诸多研究，其中接触角(Contact an gle,CA)是表征固体浸润性的一个常用的指标。

正常情况下，当一滴液滴在固体表面并没有完全展开，且当它呈稳定状态时液滴会与固体的表面形成一定的角度，这个角度称之为接触角，而在一般情况下材料表面是疏水还是亲水也可以通过接触角得出。液滴的接触角若小于90°称之为亲水表面，而若接触角小于5°则称之为超亲水表面；反之，若液滴的接触角大于90°称之为疏水表面，而若接触角大于150°则称之为超疏水表面。

固体排斥液体的水平决定于两个因素：表面能以及表面形态。当减小了其表面能时，表面疏水性增强。表面自由能则由表面的化学成分决定，因此表面能对润湿性有很大的影响，但仅靠降低表面能是无法获得超疏水表面的。例如，带有-CF₃基因的材料是具有良好疏水性的低表面能材料，但仅经它处理的平面表面接触角最高仅能达到120°。在超疏水表面上，表面形貌对润湿性的影响也是至关重要的。由于空气是一种绝对疏水性材料，接触角为180°，固体表面粗糙度增加，表面的粗糙结构可以滞留空气，在表面与也低之间形成气垫以增强其疏水性。

为此，本申请提出一种超疏水镁合金涂料及其工艺，在镁合金表面形成纳米级的颗粒和微米级的物质来构造表面，从而获得超疏水性能，以期提高镁合金的耐腐蚀性。

发明内容