一种镁合金表面超疏水膜层及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明属于金属材料表面处理改性【技术领域】，公开了一种镁合金表面超疏水膜层及其制备方法和应用。该制备方法包括在镁合金表面制备粗糙结构和低表面自由能物质修饰，所述制备粗糙结构指将常规预处理后的镁合金依次进行化学浸锌和电沉积铜，所述低表面自由能物质修饰指经水溶性含氟三氮杂嗪硫醇类有机物盐自组装修饰。本发明的镁合金表面超疏水膜层的制备方法工艺简单，耗时少，利用水溶性含氟三氮杂嗪硫醇类有机物盐在表面进行自组装修饰合金，开发了三嗪硫醇类有机物的功能，实现了其在合金表面的自组装技术修饰；所用化学浸锌及电镀铜工艺配方均为环保型配方，且加工工艺均适用于大面积生产，为工业应用大面积生产超疏水表面提供了可行的方法。
【专利说明】一种镁合金表面超疏水膜层及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于金属材料表面处理改性【技术领域】，特别涉及一种镁合金表面超疏水膜层及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]镁合金作为目前最轻的金属结构材料，具有良好的电磁屏蔽性能、导电导热性能、切削加工性能、铸造性能及高的比强度、比刚度和比弹性模量；此外，镁合金易于回收再利用，因此，镁合金被誉为“21世纪最具开发和应用潜力的绿色工程材料”，广泛应用于航空航天、电子产品、汽车工业、国防军工等领域。
[0003]然而，由于镁合金具有很高的化学活性，与常用的金属结构材料如铝合金和钢铁相比，在潮湿的空气、含硫气氛及海洋大气中极易发生腐蚀，这严重制约了镁合金的广泛应用。目前改善镁合金耐腐蚀性能可以从两个方面入手，一方面是通过添加合金元素改变镁合金成分，另一个方法是对镁合金表面进行改性。由于合金化处理过程复杂、成本较高，所以大多数研究集中在镁合金表面改性上。
[0004]自然界中以荷叶为代表的超疏水表面由于不沾水、自清洁等众多独特的功能引起了广大学者的极大兴趣。在镁合金表面制备不沾水的超疏水表面能有效地阻碍水及水溶液在固体表面的润湿，使镁合金表面的腐蚀速率大大降低。目前在镁合金表面制备超疏水的方法逐步成为研究的热点，例如中国发明专利申请200710078089.3公开了一种镁合金超疏水表面的制备方法，它经过微弧氧化处理得到粗糙表面，然后经过丙烯酸处理，最后经过旋涂法在表面修饰乙烯基聚二甲基硅氧烷，由于其微弧氧化后需经过丙烯酸的化学刻蚀，工艺过程较为复杂，然后旋涂法制备超疏水表面的结合力为物理吸附或范德华力结合，使用寿命受到了限制，且旋涂工艺需要特殊的设备，因此实际应用价值不高。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种镁合金表面超疏水膜层的制备方法。利用该方法对镁合金表面处理后，得到的镁合金超疏水性能优异，且该方法处理过程易于实现，适于工业化规模生产。
[0006]本发明另一目的在于提供上述方法制备的表面具有超疏水膜层的镁合金。
[0007]本发明再一目的在于提供上述镁合金表面超疏水膜层的制备方法在合金表面处理中的应用。
[0008]本发明的目的通过下述方案实现:
[0009]—种镁合金表面超疏水膜层的制备方法，包括在镁合金表面制备粗糙结构和低表面自由能物质修饰，所述制备粗糙结构指将常规预处理后的镁合金依次进行化学浸锌和电沉积铜，所述低表面自由能物质修饰指经水溶性含氟三氮杂嗪硫醇类有机物盐自组装修饰。
[0010]所述水溶性含氟三氮杂嗪硫醇类有机物盐具有如下式I所示结构:[0011]
【权利要求】
1.一种镁合金表面超疏水膜层的制备方法，其特征在于包括在镁合金表面制备粗糙结构和低表面自由能物质修饰，所述制备粗糙结构指将常规预处理后的镁合金依次进行化学浸锌和电沉积铜，所述低表面自由能物质修饰指经水溶性含氟三氮杂嗪硫醇类有机物盐自组装修饰。
2.根据权利要求1所述的镁合金表面超疏水膜层的制备方法，其特征在于:所述水溶性含氟三氮杂嗪硫醇类有机物盐具有如下式I所示结构:
3.根据权利要求1所述的镁合金表面超疏水膜层的制备方法，其特征在于:所述水溶性含氟三氮杂嗪硫醇类有机物盐具有如下式II~IV所示结构中的其中一种:
4.根据权利要求1所述的镁合金表面超疏水膜层的制备方法，其特征在于:所述低表面自由能物质修饰包括以下步骤:把镁合金放入水溶性含氟三氮杂嗪硫醇类有机物盐水溶液中进行自组装。
5.根据权利要求4所述的镁合金表面超疏水膜层的制备方法，其特征在于:所述水溶性含氟三氮杂嗪硫醇类有机物盐水溶液的浓度为I~20mmol/L。
6.根据权利要求1所述的镁合金表面超疏水膜层的制备方法，其特征在于:所述电沉积铜的沉积液配方=CuSO4.5Η20为50~60g/L，二水合柠檬酸三钠为30g/L，四水合酒石酸钾钠为90~120g/L，NaOH为60g/L ;工艺条件为:镁合金为阴极，纯铜片为阳极，施加直流电流，电流密度为0.1~0.5A.dm_2，时间10~30min，温度为室温。
7.根据权利要求1所述的镁合金表面超疏水膜层的制备方法，其特征在于:所述化学浸锌的溶液配方:ZnSO4.7H20 为 20 ~35g/L, Na4P2O7.3H20 为 80 ~140g/L, NaF 为 5 ~10g/L，Na2CO3为5~10g/L，去离子水为溶剂；时间为2~lOmin，温度为60~75。。。
8.根据权利要求1所述的镁合金表面超疏水膜层的制备方法，其特征在于:所述的常规预处理包括以下步骤及工艺条件:(1)机械打磨:使用360、800、1200目SiC砂纸依次打磨镁合金基体，去除表面氧化物、毛刺和污垢等，完成后去离子水冲洗； (2)超声波清洗:打磨后的镁合金试样于室温下在丙酮中超声清洗IOmin； (3)碱洗去油:碱性液配方及工艺条件=Na2CO3为20g/L，Na3PO4为20g/L，乳化剂OPlO为2mL/L，处理时间5~lOmin，温度50~60°C ； (4)酸洗:酸洗液配方及工艺条件:硫脲为I~5g/L，硝酸为。。。30~40mL/L，处理时间。10 ~30s ； (5)活化:活化液配方及工艺条件=NH4HF2为5~10g/L，磺基水杨酸为20g/L，处理时间 100 ~150s。
9.根据权利要求1所述的镁合金表面超疏水膜层的制备方法，其特征在于:所述镁合金为:MB8镁合金、ZK60镁合金或AZ31镁合金。
10.根据权利要求1~9任一项所述的镁合金表面超疏水膜层的制备方法在合金表面处理中的应用。
【文档编号】C25D5/48GK104005066SQ201410209778
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】康志新, 刘秦, 李伟, 张俊逸, 陈德馨 申请人:华南理工大学