一种纯铁表面耐腐蚀性超疏水钝化膜的制备方法与流程

文档序号:15938638发布日期:2018-11-14 02:47阅读:688来源:国知局

本发明属于超疏水膜层制备技术领域,涉及一种用于制备耐腐蚀性超疏水钝化膜电解液的配方及其该超疏水膜的制备方法。



背景技术:

工业纯铁具有饱和磁感应强度高、矫顽力低、磁导率高、冷热加工性能好等优点,在电器、电讯、电子、航空等工业中得到广泛应用。然而纯铁由于其活泼的化学性质,在潮湿及水环境中极易被腐蚀,从而制约了其应用前景。

随着技术的发展,针对铁材料和铁基合金,研究人员提出了多种微观结构构建的方法。如文献fany,hey,luop,etal.afacileelectrodepositionprocesstofabricatecorrosion-resistantsuperhydrophobicsurfaceoncarbonsteel[j].appliedsurfacescience,2016,368:435-442.和专利申请号为201610946822.8以及201710192543.1分别使用电化学、化学沉积法在铁基合金表面沉积出微观结构层,但大量化学试剂的使用不仅增加了成本,同时又对环境造成了污染。专利申请号201610017219.1通过化学溶解法在工件表面腐蚀出具有微观粗糙度的结构层,然而喷雾时间太长,且需要对周边设备需要做防护处理。专利申请号为201510012667.8则通过电化学溶解的方式在表面腐蚀出微纳米双重粗糙度结构,经过表面修饰后具有超疏水性质,但该方法使用化学试剂不仅繁多,且强酸强碱的使用对工作人员存在安全隐患,对环境也不友好。因此,开发一种简单、高效、安全的方法在纯铁表面上制备耐腐蚀性超疏水表面显得尤为重要。



技术实现要素:

针对现有技术中存在的不足,本发明提供一种简单易操作的制备超疏水膜层的方法,制备得到的超疏水膜层具有较高的耐腐蚀性。

为了达到上述目的,本发明采用的技术方案为:

一种纯铁表面耐腐蚀性超疏水钝化膜的制备方法,该方法基于阳极氧化成膜技术,通过电化学腐蚀的方法,采用特定电解液,在铁表面生成一层高阻抗的钝化膜,经过氟硅烷修饰后表现超疏水性。具体包括以下步骤:

(1)配置电解液

室温下,将钼酸钠、氯化钠加入去离子水中,磁力搅拌5~10min后两种电解质充分溶解、混合均匀,得到电解液。所述的每1000ml去离子水中加入0.5~10g的钼酸钠、0.1~5g的氯化钠。

(2)将工业纯铁(dt4e)作为基体材料,分别使用酒精、蒸馏水超声清洗吹干备用。

(3)纯铁与脉冲电源正极连接做阳极,阴极板正对需要制备超疏水防腐蚀膜层的表面进行加工,使纯铁表面溶解的阳离子与电解液中的钼酸根反应生成高阻抗膜附着在工件表面上。加工的工艺参数为:初始电流密度为0.1~20a/cm2,占空比10~100%,频率1~50khz,电解液流速:2~50m/s;加工时间:5s~1000s。

(4)将步骤(3)加工后的膜层采用去离子水冲洗后吹干,并放置干燥环境中充分脱水。

(5)将步骤(4)充分脱水后的工件浸入质量分数为1%的氟硅烷乙醇溶液中修饰降低表面能,最后烘干,纯铁表面得到耐腐蚀性超疏水钝化膜。

与现有的技术相比,本发明的有益成果如下:

(1)在具备超疏水性质的同时,随着膜层厚度的增加,表面的腐蚀电位逐渐正移,表明其耐腐蚀性能得到逐步改善。

(2)所使用的电解液成本低,对环境友好,且制备工艺简单;制备出来的钝化膜在氟硅烷修饰下具有超疏水性,接触角可达到160°,滚动角可达2.1°,同时得到阳极钝化膜后期无需额外处理便具有耐腐蚀性能,该钝化膜可使工件表面的腐蚀电位正移约0.19v,对纯铁基体起到很好的保护作用。

附图说明

图1为本发明实例所得超疏水表面的接触角。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。

使用酒精蒸馏水超声清洗纯铁基体并吹干备用,用烧杯量取1000ml去离子水,倒入电解槽中,依次称取钼酸钠5g、氯化钠1g,在使用磁力搅拌机不断的搅拌下,逐步加入到去离子水中充分搅拌5分钟,使溶质充分溶解混合,得到电解液。

纯铁与电源正极连接做阳极,铜板作为阴极正对着待加工纯铁表面,初始电流密度为1.1a/cm2,占空比50%,频率10khz,电解液流速为12.5m/s,加工时间为60s。

将纯铁充分吹干脱水后浸入到质量分数为1%的氟硅烷乙醇溶液中来降低表面能,最后烘干。在使用1%的氟硅烷乙醇溶液修饰后,表面呈现超疏水性。

本发明制备得到的阳极钝化膜接触角约为161°,滚动角约为2.1°,电位相对于原始表面的电位正移约0.19v。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制,应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些均属于本发明的保护范围。



技术特征:

技术总结
本发明属于超疏水膜层制备技术领域,提供一种纯铁表面耐腐蚀性超疏水钝化膜的制备方法,该方法通过电化学腐蚀的方法,采用特定电解液,在铁表面生成一层高阻抗的钝化膜,经过氟硅烷修饰后表现超疏水性,其中,加工参数为:初始电流密度为0.1~20A/cm2,电解液流速2~50m/s;加工时间5s~1000s。本发明制备过程中所使用的电解液成本低,对环境友好且制备工艺简单,制备出来的钝化膜在氟硅烷修饰下具有较高的超疏水性,接触角可达到160°,滚动角可达2.1°,同时该钝化膜可使工件表面的腐蚀电位正移约0.19V,对纯铁基体起到很好的保护作用。

技术研发人员:金洙吉;范康男;郭江;朱祥龙;王泽北
受保护的技术使用者:大连理工大学
技术研发日:2018.06.27
技术公布日:2018.11.13
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