一种铜合金表面缓蚀自组装膜的制备方法
【专利摘要】本发明属于金属防腐蚀材料制备【技术领域】，涉及一种铜合金表面缓蚀自组装膜的制备方法，先将铜合金表面依次用400、600、800、1000、1200、2000和3000目水磨砂纸打磨，在丙酮溶液中超声清洗后用乙醇冲洗，得到冲洗后的铜合金；然后将冲洗后的铜合金放入除氧的4-10mmol/L的硫醇乙醇溶液中，在室温下浸泡8-16小时，取出后用乙醇冲洗，氮气吹干，即得到铜合金表面缓蚀自组装膜；其制备工艺简单，原理科学易行，稳定性好，可靠性高，市场竞争力强，用于海水及盐酸盐、硫酸盐等溶液中铜合金的腐蚀抑制，有效抑制铜合金基体的腐蚀，延长使用寿命，降低腐蚀带来的风险，环境友好。
【专利说明】一种铜合金表面缓蚀自组装膜的制备方法
【技术领域】:
[0001]本发明属于金属防腐蚀材料制备【技术领域】，涉及一种铜合金表面缓蚀自组装膜的制备方法，以烷基硫醇及其衍生物作为自组装分子在铜合金基体上形成一层致密的分子膜，显著提高铜合金在海水中的耐腐蚀性能。
【背景技术】:
[0002]金属与周围环境介质相互作用会使其发生腐蚀，腐蚀不仅会造成巨大的经济损失，还会带来许多灾难性事故。所以，金属腐蚀与防护技术是关系到国民经济发展和人民生命安全的重要研究领域。传统的腐蚀防护方法存在一定的局限性，例如，金属的磷化处理工艺会对环境造成严重的污染；涂层保护容易产生小孔和缺陷，进而可能引起更为剧烈的局部腐蚀；通常在液相介质中使用的缓蚀剂则需达到一定的浓度，且在溶液中要有一定的溶解度，同时缓蚀剂在溶液中的残留也会给环境带来一定的影响。与传统方法相比，自组装膜是自发的化学吸附过程，成膜致密有序，且自组装成膜不受金属基底形状限制，对金属的保护不会改变金属的外观，不会进入溶液造成环境污染，自组装膜技术在金属腐蚀防护领域有广阔的应用前景。因此，寻求一种铜合金表面自组装膜提高铜合金在海水中的耐腐蚀性能，具有广阔和开发前景和经济效益。
【发明内容】
: [0003]本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，针对常用的防腐方法存在的缺陷及常用的无机盐金额有机缓蚀剂的毒副作用或使水体富营养化、环境友好性差问题，提出一种铜合金表面自组装膜的制备方法，以烷基硫醇及其衍生物作为自组装分子在铜合金基体上形成一层致密的分子膜，显著提高铜合金在海水中的耐腐蚀性能。
[0004]为了实现上述目的，本发明的具体制备工艺过程为:
[0005](I)、将铜合金表面依次用400、600、800、1000、1200、2000和3000目水磨砂纸打
磨，在分析纯丙酮溶液中超声清洗5分钟后用分析纯乙醇冲洗，得到冲洗后的铜合金；
[0006](2)、将冲洗后的铜合金放入除氧的4-10mmol/L的硫醇乙醇溶液中，在室温下浸泡8-16小时，取出后用乙醇冲洗，氮气吹干，即得到铜合金表面缓蚀自组装膜。
[0007]本发明涉及的铜合金包括纯铜、白铜、黄铜和青铜。
[0008]本发明涉及的硫醇包括十二烷基硫醇(分子式=CH3(CH2)11SH)、十七氟烷基硫醇(分子式=CF3(CF2)7(CH2)2SH)和端羟基烷基硫醇(分子式:H0 (CH2) nSH)。
[0009]本发明制备的铜合金表面缓蚀自组装膜能抑制铜合金在天然海水、氯化钠和硫酸盐溶液中的腐蚀，通过对铜合金在组装前后在海水中的腐蚀速率进行测定得到抑制率高达99%。
[0010]本发明与现有技术相比，其制备工艺简单，原理科学易行，稳定性好，可靠性高，市场竞争力强，用于海水及盐酸盐、硫酸盐等溶液中铜合金的腐蚀抑制，有效抑制铜合金基体的腐蚀，延长使用寿命，降低腐蚀带来的风险，环境友好。【专利附图】
【附图说明】:
[0011]图1为本发明实施例1制备的自组装膜表面硫元素的EDS分析图。
[0012]图2为本发明实施例1制备的自组装膜表面氟元素的EDS分析图。
[0013]图3为本发明实施例2涉及的白铜表面组装前后的阻抗谱图。
【具体实施方式】:
[0014]下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
[0015]实施例1:白铜表面十七氟烷基硫醇自组装膜的制备
[0016]本实施例取6块Icm2表面的白铜试片，其中2块用环氧树脂封装成只保留Icm2表面的电极用于电化学实验，4块用于表面成分及形貌观察，上述试片和电极表面依次经400、600、800、1000、1200、2000、3000目水磨砂纸打磨，在丙酮溶液中超声清洗5分钟再用乙醇冲洗后放入除氧的lOmmol/L的十七氟烷基硫醇乙醇溶液中，室温下浸泡16小时，取出后乙醇冲洗，氮气吹干，即得到白铜表面自组装十七氟烷基硫醇膜；对白铜表面自组装十七氟烷基硫醇膜表面进行EDS分析，得到的硫元素与氟元素分析图分别如图1和2所示。
[0017]实施例2:白铜表面自组装十七氟烷基硫醇膜耐蚀性能测试
[0018]本实施例取实施例1制备的白铜表面自组装十七氟烷基硫醇膜的电极与未组装膜的对比电极分别浸入天然海水中浸泡，平衡后做电化学阻抗实验，实验参数如下:电化学工作站采用Autolab Hire s/PGSTAT370N FRABA,使用软件N0VA1.9采集数据，其系统频率范围为10kHz-0.01Hz，交流激励信号峰值为5mV，结果如图3所示，最终计算得到自组装十七氟烷基硫醇膜的电极缓蚀效率达到99%。
[0019]实施例3:白铜表面自组装十二烷基硫醇膜的制备及耐蚀性能测试
[0020]本实施例采用与实施例1相同的制备方法，用十二烷基硫醇代替十七氟烷基硫醇乙醇溶液，制备得到白铜表面自组装十二烷基硫醇膜，取自组装十二烷基硫醇膜的电极与未组装膜的对比电极分别浸入天然海水中浸泡，平衡后做电化学极化曲线实验，实验参数如下:电化学工作站采用Autolab Hires/PGSTAT370NFRABA,使用软件N0VA1.9采集数据，扫描范围-0.50~0.50V(vs.0CP)，扫描速率为0.33mV/s,计算得到自组装十二烷基硫醇膜的电极缓蚀效率为94 %。
【权利要求】
1.一种铜合金表面缓蚀自组装膜的制备方法，其特征在于具体制备工艺过程为: (1)、将铜合金表面依次用400、600、800、1000、1200、2000和3000目水磨砂纸打磨，在分析纯丙酮溶液中超声清洗5分钟后用分析纯乙醇冲洗，得到冲洗后的铜合金； (2)、将冲洗后的铜合金放入除氧的4-lOmmol/L的硫醇乙醇溶液中，在室温下浸泡8-16小时，取出后用分析纯乙醇冲洗，氮气吹干，即得到铜合金表面缓蚀自组装膜。
2.根据权利要求1所述铜合金表面缓蚀自组装膜的制备方法，其特征在于所述铜合金包括纯铜、白铜、黄铜和青铜。
3.根据权利要求1所述铜合金表面缓蚀自组装膜的制备方法，其特征在于所述硫醇包括分子式为CH3 (CH2) nSH的十二烷基硫醇、分子式为CF3 (CF2) 7 (CH2) 2SH的十七氟烷基硫醇和分子式为HO(CH2)11SH的端羟基烷基硫醇。
4.根据权利要求1所述铜合金表面缓蚀自组装膜的制备方法，其特征在于制备的铜合金表面缓蚀自组装膜能抑制铜合金在天然海水、氯化钠和硫酸盐溶液中的腐蚀，通过对铜合金在组装前后在海水中的腐蚀速率进行测定得到抑制率高达99%。
【文档编号】C23F11/16GK104032306SQ201410276016
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】许凤玲, 杨家东, 蔺存国 申请人:中国船舶重工集团公司第七二五研究所