一种铝及铝合金表面涂层的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种金属材料腐蚀和积垢的一般抑制技术领域，具体的说，涉及铝及 铝合金表面涂层的制备方法。
【背景技术】
[0002] 金属腐蚀遍布于各行各业且是一个严重性的世界问题，据世界权威部门统计，每 年金属腐蚀数量占全年世界生产总量的三分之一左右，且能直接或间接造成大量经济损失 或安全问题。因此世界各国都投入了大量人、物、财力用于金属腐蚀防护的研宄。目前，采 用防腐涂料用于金属腐蚀防护已经成为金属腐蚀防护主要手段。涂料防腐具有经济、适用 范围广、方便快捷等特点，而且具有装饰功能。
[0003] 目前防腐涂料主要以有机复合材料和贵金属为主。其中有机复合材料具有力学性 能高、固化收缩率小、附着力强、稳定性好、工艺性好、抗化学药品性优良等优点，然而也存 在制备工艺繁琐复杂等缺点；贵金属涂料具有附着力强、低温固化性能、优良的耐化学品和 耐油性、优异的耐磨性等优点，但其成本太高，无法工业化生产。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种铝及铝合金表面涂层的制备方法，解决现有技术中金属 铝腐蚀快及腐蚀防护成本高的问题。
[0005] 本发明通过下述技术方案予以实现的：一种铝及铝合金表面涂层的制备方法，包 括下列步骤：
[0006] (1)以石墨为原料制备氧化石墨烯片，将氧化石墨烯片放在去离子水中超声分散 得到氧化石墨烯水溶液；
[0007] (2)将铝板在氧化石墨烯水溶液中浸泡；
[0008] (3)将浸泡后的铝板干燥处理；
[0009] (4)干燥后的铝板经NaBH4溶液还原处理，即在铝板表面形成均匀致密的石墨烯保 护层。
[0010] 所述步骤⑵浸泡温度为25 °C -100°c。
[0011] 所述步骤⑵浸泡溶液的pH值为5-10。
[0012] 所述步骤⑷的NaBH4溶液浓度为0· 05mol/L-0. ImoVL0
[0013] 本发明的有益效果是：本发明方法通过在铝及铝合金表面形成均匀致密的石墨烯 保护层，进而在不影响铝及铝合金性能的前提下提高双极板的耐腐蚀性。本发明所用原料 便宜，改性方法简单，过程操作简便，改性后的铝板与改性前的铝板相比，其腐蚀电流密度 显著降低，即抗腐蚀性能增强。
【附图说明】
[0014] 图1为未经修饰的铝板表面的光学显微镜图；
[0015] 图2为经GO水溶液浸泡的铝板表面的光学显微镜图；
[0016] 图3为GO水溶液浸泡后经NaBH4溶液还原的铝板表面光学显微镜图；
[0017] 图4为经GO水溶液浸泡的铝板表面的激光拉曼光谱图；
[0018] 图5为GO水溶液浸泡后经NaBH4溶液还原的铝板表面的激光拉曼光谱图；
[0019] 图6为未经修饰的铝板的Tafel曲线；
[0020] 图7为将铝板于25°C、pH = 5条件下浸泡在GO水溶液后经0. 05mol/L似8氏溶 液还原处理后的铝板的Tafel曲线；
[0021] 图8为将铝板于25°C、pH = 8条件下浸泡在GO水溶液后经0· 075mol/L似8氏溶 液还原处理后的铝板的Tafel曲线；
[0022] 图9为将铝板于25°C、pH = 10条件下浸泡在GO水溶液后经0· lmol/L似8氏溶 液还原处理后的铝板的Tafel曲线；
[0023] 图10为将铝板于60°C、pH = 8条件下浸泡在GO水溶液后经0· lmol/L NaBH^ 液还原处理后的铝板的Tafel曲线；
[0024] 图11为将铝板于60°C、pH = 10条件下浸泡在GO水溶液后经0· 05111〇1/1似8!14溶 液还原处理后的铝板的Tafel曲线；
[0025] 图12为将铝板于60°C、pH = 8条件下浸泡在GO水溶液后经0. 075111〇1/1似8!14溶 液还原处理后的铝板的Tafel曲线；
[0026] 图13为将铝板于100°C、pH = 10条件下浸泡在GO水溶液后经(λ 075mol/LNaBH4 溶液还原处理后的铝板的Tafel曲线；
[0027] 图14为将铝板于100°C、pH = 5条件下浸泡在GO水溶液后经0· lmol/L似8氏溶 液还原处理后的铝板的Tafel曲线；
[0028] 图15为将铝板于100°C、pH = 5条件下浸泡在GO水溶液后经0. 05111〇1/11^!14溶 液还原处理后的铝板的Tafel曲线。
【具体实施方式】
[0029] 为了进一步说明本发明，列举以下实施例，但是本发明不受给定实施例的限制。 [0030] 实施例1
[0031] 将铝板浸泡在0. 5mg/mL的氧化石墨稀（GO)水溶液中，浸泡24h，浸泡温度为 25°C，浸泡酸碱度为pH = 5 ;将浸泡后的铝板进行干燥处理，干燥温度为60°C ;将干燥后的 错板进行经〇. 〇5mol/LNaBH4溶液还原处理40min，用电化学工作站测其Tafel曲线，计算其 腐蚀电流为〇. 13 μ A/cm2。
[0032] 实施例2
[0033] 将铝板浸泡在0. 7mg/mL的氧化石墨稀（GO)水溶液中，浸泡24h，浸泡温度为 25°C，浸泡酸碱度为pH = 8 ;将浸泡后的铝板进行干燥处理，干燥温度为60°C ;将干燥后的 错板进行经〇. 〇75mol/LNaBH4溶液还原处理60min，用电化学工作站测其Tafel曲线，计算 其腐蚀电流为2. 73 μ A/cm2。
[0034] 实施例3
[0035] 将铝板浸泡在0. 5mg/mL的氧化石墨稀（GO)水溶液中，浸泡16h，浸泡温度为 25°C，浸泡酸碱度为pH = 10 ;将浸泡后的铝板进行干燥处理，干燥温度为60°C;将干燥后的 错板进行经0. ImoVLNaBH4溶液还原处理40min，用电化学工作站测其Tafel曲线，计算其 腐蚀电流为5. 21 μΑ/cm2。
[0036] 实施例4
[0037] 将铝板浸泡在0. 5mg/mL的氧化石墨稀（GO)水溶液中，浸泡16h，浸泡温度为 60°C，浸泡酸碱度为pH = 8 ;将浸泡后的铝板进行干燥处理，干燥温度为60°C ;将干燥后的 错板进行经〇. ImoVLNaBH4溶液还原处理40min，用电化学工作站测其Tafel曲线，计算其 腐蚀电流为2. 62 μ A/cm2。
[0038] 实施例5
[0039] 将铝板浸泡在I. Omg/mL的氧化石墨稀（GO)水溶液中，浸泡24h，浸泡温度为 60°C，浸泡酸碱度为pH = 10 ;将浸泡后的铝板进行干燥处理，干燥温度为60°C;将干燥后的 错板进行经〇. 〇5mol/LNaBH4溶液还原处理40min，用电化学工作站测其Tafel曲线，计算其 腐蚀电流为6. 03 μ A/cm2。
[0040] 实施例6
[0041 ] 将铝板浸泡在0. 5mg/mL的氧化石墨稀（GO)水溶液中，浸泡24h，浸泡温度为 60°C，浸泡酸碱度为pH = 8 ;将浸泡后的铝板进行干燥处理，干燥温度为40°C ;将干燥后的 错板进行经〇. 〇75mol/LNaBH4溶液还原处理40min，用电化学工作站测其Tafel曲线，计算 其腐蚀电流为〇. 06 μ A/cm2。
[0042] 实施例7
[0043] 将铝板浸泡在0. 5mg/mL的氧化石墨稀（GO)水溶液中，浸泡24h，浸泡温度为 l〇〇°C，浸泡酸碱度为pH = 10 ;将浸泡后的铝板进行干燥处理，干燥温度为60°C ;将干燥后 的错板进行经〇. 〇75mol/LNaBH4溶液还原处理80min，用电化学工作站测其Tafel曲线，计 算其腐蚀电流为8. 16 μ A/cm2。
[0044] 实施例8
[0045] 将铝板浸泡在0. 5mg/mL的氧化石墨稀（GO)水溶液中，浸泡24h，浸泡温度为 l〇〇°C，浸泡酸碱度为pH = 5 ;将浸泡后的铝板进行干燥处理，干燥温度为80°C;将干燥后的 错板进行经〇. ImoVLNaBH4溶液还原处理40min，用电化学工作站测其Tafel曲线，计算其 腐蚀电流为〇. 27 μ A/cm2。
[0046] 实施例9
[0047] 将铝板浸泡在0. 075mg/mL的氧化石墨稀（GO)水溶液中，浸泡16h，浸泡温度为 l〇〇°C，浸泡酸碱度为pH = 5 ;将浸泡后的铝板进行干燥处理，干燥温度为80°C; (3)将干燥 后的错板进行经0. 05mol/LNaBH4溶液还原处理40min，用电化学工作站测其Tafel曲线，计 算其腐蚀电流为5. 62 μ A/cm2。
[0048] 对比例
[0049] 取未经过任何处理的铝板，用电化学工作站测其Tafel曲线，计算其腐蚀电流为 162 μ A/cm2。
[0050]
【主权项】
1. 一种铝及铝合金表面涂层的制备方法，其特征在于，包括下列步骤： (1) 以石墨为原料制备氧化石墨烯片，将氧化石墨烯片放在去离子水中超声分散得到 氧化石墨烯水溶液； (2) 将铝板在氧化石墨烯水溶液中浸泡； (3) 将浸泡后的铝板干燥处理； (4) 干燥后的铝板经NaBH4溶液还原处理，即在铝板表面形成均匀致密的石墨烯保护 层。
2. 根据权利要求书1所述的铝及铝合金表面涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤 (2)浸泡温度为25°C _100°C。
3. 根据权利要求书1所述的铝及铝合金表面涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤 ⑵浸泡溶液的pH值为5-10。
4. 根据权利要求书2所述的铝及铝合金的表面涂层的制备方法，其特征在于，所述步 骤（4)的 NaBH4溶液浓度为 0· 〇5mol/L-〇. lmol/L〇
【专利摘要】本发明公开了一种铝及铝合金表面涂层的制备方法，制备过程使石墨烯均匀的包覆在铝板上，在铝板表面形成了一层致密的石墨烯涂层。具体方法为：以石墨为原料制备氧化石墨烯片，将氧化石墨烯片放在去离子水中超声分散得到氧化石墨烯水溶液；将铝板在氧化石墨烯水溶液中浸泡；将浸泡后的铝板干燥处理；干燥后的铝板经NaBH4溶液还原处理，即在铝板表面形成均匀致密的石墨烯保护层。利用本方法可显著降低铝板的腐蚀速率，提高其抗腐蚀性能。
【IPC分类】C01B31-04, C23C20-06
【公开号】CN104561962
【申请号】CN201410819868
【发明人】王宇新, 陈鹏
【申请人】天津大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月24日