[发明专利]在镁合金基体上制备超疏水绿色薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在金属基材表面构筑新结构和改性的方法，具体涉及一种在镁合金基体上制备超疏水绿色薄膜的方法。

背景技术

镁合金作为实用金属中最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度高、抗冲击能力强及电池屏蔽性能好等一系列优点，在航空航天、汽车工业、电子工业、能源工业等领域有着广泛的应用前景。然而，由于镁的化学性质十分活泼，导致镁合金的耐腐蚀性很差，限制了镁合金的应用。现有用于提高镁合金耐腐蚀性的方法主要有化学转化涂层法、有机涂层法、化学镀镍涂层法、微弧氧化法及激光处理法等。然而，上述方法存在环境污染严重、涂层与基体结合力差、工艺复杂、成本高、防护时间短等缺点。最近的研究发现，超疏水表面能使基体和液体间产生空气垫，阻止基体与液体接触，有效提高基体在腐蚀性液体中的耐腐蚀性。因此，若在镁合金基体上制备出超疏水表面则能有效提高镁合金的耐腐蚀性。申请号为200710078089.3的专利申请公开了一种镁合金超疏水表面的制备方法，采用微弧氧化法在样品表面构筑粗糙化的微纳米结构，经过丙烯酸溶液处理后，在其表面旋涂乙烯基聚二甲基硅氧烷，制得镁合金超疏水表面。申请号为2010102884.3的专利申请公开了一种金属镁表面超疏水膜的制备方法，采用硫酸刻蚀法在基体表面得到具有新鲜氧化膜的精细结构，再通过硬脂酸降低表面能来得到超疏水的镁表面膜。申请号为201010165310.0的专利申请公开了一种镁合金表面超疏水涂层的制备方法，采用化学腐蚀和涂覆低表面能物质的方法获得镁合金表面超疏水涂层。申请号为201010520898.7的专利申请公开了一种具有超疏水表面的镁合金的复合制备法，采用硫酸对镁合金表面进行化学刻蚀处理，构造一级微细结构，然后通过阳极氧化法在镁合金表面同时进行二级结构构造和低表面能修饰，获得水滴不易粘附、具有良好超疏水特性的镁合金表面。申请号为201010298897.2的专利申请公开了一种镁合金表面超疏水耐腐蚀功能膜的制备方法，采用碱液浸蚀、溶胶-凝胶法制膜和膜层疏水化处理三个步骤实现了镁合金表面超疏水膜的制备。申请号为201110264159.0的专利申请公开了一种制备超疏水镁合金表面的工艺方法，采用电化学刻蚀技术在镁合金板上加工出二元微纳米粗糙结构，再经低表面能的氟硅烷修饰后获得超疏水性。上述发明虽然能够使镁合金获得超疏水性，然而大多数方法的加工条件比较严格，如需要危险的化学试剂、复杂的装置和操作步骤以及较长的加工时间等。

发明内容

为了克服现有技术制备超疏水镁合金表面存在的困难和问题，本发明提出一种简单、高效、成本低廉的浸泡法来在镁合金基体上制备超疏水绿色薄膜。

本发明所涉及的一种在镁合金基体上制备超疏水绿色薄膜的方法，步骤如下：

(1)清洁处理：将镁合金板进行抛磨，再清洗除油；

(2)浸泡处理：将清洗干净后的镁合金板浸入硫酸铜水溶液中不少于10min；硫酸铜水溶液的溶度不小于0.2mol/L，温度为40～100℃；

(3)低表面能化处理：将浸泡处理后的镁合金板放入硬脂酸乙醇溶液中不少于3h，取出烘干后即可获得一层超疏水绿色薄膜；硬脂酸乙醇溶液的溶度不小于0.05mol/L。

本发明方法与现有的技术相比具有以下优点：

(1)本发明方法设备简单，具有易操作、高效率、低成本、易于大面积制备等优点。

(2)本发明方法无需硫酸等强酸，对操作人员和环境的危害小。

(3)本发明方法获得的超疏水绿色薄膜具有良好的疏水性能，水滴在其上的接触角超过150°，滚动角仅为3°。

(4)本发明方法获得的超疏水绿色薄膜能显著提高镁合金表面的耐腐蚀性。

附图说明

图1为实施例1在镁合金基体上制备的超疏水绿色薄膜的扫描电镜图。

图2为实施例1在镁合金基体上制备的超疏水绿色薄膜的扫描电镜图。

图3为实施例1在镁合金基体上制备的超疏水绿色薄膜的扫描电镜图。

图4为实施例1在镁合金基体上制备的超疏水绿色薄膜的疏水示意图。

具体实施方式

实施例1：

将20×30×2mm的AZ61镁合金板通过1500#砂纸打磨来去除表面的氧化层和杂质。将打磨后的镁合金板依次通过无水乙醇和去离子水超声波清洗，并吹干。然后再将清洗干净的镁合金板浸泡在80±5℃、0.2mol/L的硫酸铜水溶液中10min，取出后用去离子水彻底冲洗，并吹干。最后，将吹干后的镁合金板浸泡在0.05mol/L的硬脂酸乙醇溶液中3h，取出后放入120℃的烘箱中烘10min。烘干后的镁合金板表面覆盖一层绿色粗糙薄膜，并呈超疏水性，水滴在其上的接触角为151.3°，滚动角仅为3°。