专利名称：镁及镁合金表面超疏水涂层的制备方法
技术领域：
本发明涉及镁及其合金表面改性以及腐蚀防护领域。
背景技术：
镁元素在地壳中含量丰富，镁及其合金具有低密度、高比强度，高本征阻尼及良好的铸造性，是非常理想的金属结构材料。但是镁本身非常活泼，化学性质极其不稳定，在使用过程中极易与周围环境发生相互作用而发生腐蚀破坏，这大大限制了镁及其合金能像铝合金那样能在实际生产生活中那样广泛应用。因此腐蚀问题一旦得到有效地控制，那么镁及其合金的应用前景将相当可观。可以通过表面改性对镁及其合金进行腐蚀防护，表面疏水化处理就是其中的一种。目前国内外关于镁表面疏水化处理的报道并不多，他们所应用的大多是两步法，处理时间特别长，一般需要几小时至几天，而且处理后的产品还存在耐蚀性能提高不够显著的问题。
发明内容
本发 明的目的是为了解决现有镁及镁合金超疏水化处理存在处理时间长以及耐蚀性能提高不够显著的问题，而提供镁及镁合金表面超疏水涂层的制备方法。本发明的镁及镁合金表面超疏水涂层制备方法是按照以下步骤进行的:一、将两块纯镁和两块镁合金试样打磨至1500#，浸入无水乙醇，超声清洗lOmin，
室温晾干；二、取0.0l 0.lmol/L的Ca(NO3)2乙醇溶液，加入有机酸至有机酸的终浓度为
0.001 0.2mol/L，得电解液；三、将两块打磨至1500#的纯镁试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在直流电压为2 IlOV的条件下，电解5min lh，即在阴极表面获得超疏水涂层；四、将两块打磨至1500#的镁合金试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在直流电压为2 IlOV的条件下，电解5min lh，即在阴极表面获得超疏水涂层。本发明的镁及镁合金表面超疏水涂层制备方法是按照以下步骤进行的:一、将两块纯镁和两块镁合金试样打磨至1500#，浸入无水乙醇，超声清洗lOmin，
室温晾干；二、取0.01 0.lmol/L的Ca(NO3)2乙醇溶液，加入有机酸至有机酸的终浓度为
0.001 0.2mol/L，得电解液；三、将两块打磨至1500#的纯镁试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在交变脉冲电压为2 IlOV的条件下，电解5min Ih,即在阴极和阳极表面均获得超疏水涂层；四、将两块打磨至1500#的镁合金试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在交变脉冲电压为2 IlOV的条件下，电解5min Ih,即在阴极和阳极表面均获得超疏水涂层。本发明包含以下有益效果:本发明通过电化学沉积短时间，仅需要5min lh，可以在镁及镁合金表面获得一层质量非常均匀的超疏水涂层，改善镁及镁合金表面与水溶液的润湿状态，进而显著提高镁及镁合金的耐蚀性。本发明采用简单的电沉积的方法，工艺简单、所需时间较短。
图1为实施例中纯续表面沉积的超疏水涂层的低倍形貌图；图2为实施例中纯镁表面沉积的超疏水涂层的高倍形貌图；图3为实施例中纯镁表面沉积的超疏水涂层的静态接触角测量图；图4为实施例中纯镁表面进行超疏水涂层处理前后的物相分析图，其中a曲线为处理后，b曲线为处理前，竖线 对应的位置为豆蘧酸钙的衍射峰；图5为实施例中纯镁表面进行超疏水涂层处理前后的极化曲线图，其中a曲线为处理后，b曲线为处理前。
具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的任意组合。
具体实施方式
一:本实施方式镁及镁合金表面超疏水涂层制备方法是按照以下步骤进行的:一、将两块纯镁和两块镁合金试样打磨至1500#，浸入无水乙醇，超声清洗lOmin，
室温晾干；二、取0.0l 0.lmol/L的Ca(NO3)2乙醇溶液，加入有机酸至有机酸的终浓度为
0.001 0.2mol/L，得电解液；三、将两块打磨至1500#的纯镁试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在直流电压为2 IlOV的条件下，电解5min lh，即在阴极表面获得超疏水涂层；四、将两块打磨至1500#的镁合金试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在直流电压为2 IlOV的条件下，电解5min lh，即在阴极表面获得超疏水涂层。
具体实施方式
二:本实施方式与具体实施方式
一不同是:步骤一中超声清洗的超声频率为40kHz。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三:本实施方式与具体实施方式
一或二不同是:步骤二中取
0.05mol/L的Ca(NO3)2乙醇溶液，加入有机酸至有机酸的终浓度为0.0lmol/L。其它步骤及参数与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四:本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同是:步骤二中所述的有机酸为十二酸、十四酸、十六酸或十八酸。其它步骤及参数与具体实施方式
一至三之一相同。
具体实施方式
五:本实施方式与具体实施方式
一至四之一不同是:步骤三中将两块打磨至1500#的纯镁试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在直流电压为60V的条件下，电解30min。其它步骤及参数与具体实施方式
一至四之一相同。
具体实施方式
六:本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同是:步骤四中将两块打磨至1500#的镁合金试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在直流电压为50V的条件下，电解25min。其它步骤及参数与具体实施方式
一至五之一相同。
具体实施方式
七:本实施方式镁及镁合金表面超疏水涂层的另外一种制备方法是按照以下步骤进行的:一、将两块纯镁和两块镁合金试样打磨至1500#，浸入无水乙醇，超声清洗lOmin，
室温晾干；二、取0.01 0.lmol/L的Ca(NO3)2乙醇溶液，加入有机酸至有机酸的终浓度为
0.001 0.2mol/L，得电解液；三、将两块打磨至1500#的纯镁试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在交变脉冲电压为2 IlOV的条件下，电解5min Ih,即在阴极和阳极表面均获得超疏水涂层；四、将两块打磨至1500#的镁合金试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在交变脉冲电压为2 IlOV的条件下，电解5min Ih,即在阴极和阳极表面均获得超疏水涂层。
具体实施方式
八:本实施方式与具体实施方式
七不同是:步骤一中超声清洗的超声频率为40kHz。其它步骤及参数与具体实施方式
七相同。
具体实施方式
九:本实施方式与具体实施方式
七或八不同是:步骤二中所述的有机酸为十二酸、十四酸、十六酸或十八酸。其它步骤及参数与具体实施方式
七或八相同。
具体实施方式
十:本实施方式与具体实施方式
七至九之一不同是:步骤三中将两块打磨至1500#的纯镁试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在交变脉冲电压为50V的条件下，电解35min。其它步骤及参数与具体实施方式
七至九之一相同。
具体实施方式
十一:本实施方式与具体实施方七至十之一五不同是:步骤四中将两块打磨至1500#的镁合金试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在交变脉冲电压为60V的条件下，电解30min。其它步骤及参数与具体实施方式
七至十之一相同。实施例:通过以下试验验证本发明的有益效果:本试验的镁及镁合金表面超疏水涂层制备方法是按照以下步骤进行的:一、将两块纯镁和两块镁合金试样打磨至1500#，浸入无水乙醇，超声清洗lOmin，
室温晾干；二、取0.05mol/I^3Ca(N03)2乙醇溶液,加入十四酸至十四酸的终浓度为0.05mol/L，得电解液；三、将两块打磨至1500#的纯镁试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在直流电压为100V的条件下，电解lh，即在阴极表面获得超疏水涂层；四、将两块打磨至1500#的镁合金试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在直流电压为100V的条件下，电解lh，即在阴极表面获得超疏水涂层。本试验中纯镁表面沉积的超疏水涂层形貌如图1和图2所示，可知，所获得的涂层具有典型的微米/纳米分等级结构。利用Dataphysics 0CA20接触角测量仪，将3微升蒸馏水滴加在本试验制得的纯镁表面超疏水涂层上，静态接触角测量结果如图3所示，所测试的超疏水涂层的静态接触较为150°。对纯镁表面进行超疏水涂层处理前后的物相分析如图4所示，可见此时超疏水涂层主要是由豆蘧酸钙组成。纯镁表面进行超疏水涂层处理前后的极化曲线结果如图5所示，可知，超疏水涂层处理后纯镁的点蚀电位提高 了 1500mV，腐蚀电流降低了超过5个数量级。
权利要求
1.及镁合金表面超疏水涂层的制备方法，其特征在于镁及镁合金表面超疏水涂层制备方法是按照以下步骤进行的: 一、将两块纯镁和两块镁合金试样打磨至1500#，浸入无水乙醇，超声清洗lOmin，室温晾干； 二、取0.01 0.lmol/L的Ca(NO3)2乙醇溶液，加入有机酸至有机酸的终浓度为0.001 0.2mol/L，得电解液； 三、将两块打磨至1500#的纯镁试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在直流电压为2 IlOV的条件下，电解5min lh，即在阴极表面获得超疏水涂层； 四、将两块打磨至1500#的镁合金试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在直流电压为2 IlOV的条件下，电解5min lh，即在阴极表面获得超疏水涂层。
2.根据权利要求1所述的镁及镁合金表面超疏水涂层的制备方法，其特征在于步骤一中超声清洗的超声频率为40kHz。
3.根据权利要求1或2所述的镁及镁合金表面超疏水涂层的制备方法，其特征在于步骤二中取0.05mol/L的Ca(NO3)2乙醇溶液，加入有机酸至有机酸的终浓度为0.0lmol/L。
4.根据权利要求3所述的镁及镁合金表面超疏水涂层的制备方法，其特征在于步骤二中所述的有机酸为十二酸、十四酸、十六酸或十八酸。
5.根据权利要求4所述的镁及镁合金表面超疏水涂层的制备方法，其特征在于步骤三中将两块打磨至1500#的纯镁试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在直流电压为60V的条件下 ，电解30min。
6.根据权利要求5所述的镁及镁合金表面超疏水涂层的制备方法，其特征在于步骤四中将两块打磨至1500#的镁合金试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在直流电压为50V的条件下，电解25min。
7.及镁合金表面超疏水涂层的制备方法，其特征在于镁及镁合金表面超疏水涂层的制备方法是按照以下步骤进行的: 一、将两块纯镁和两块镁合金试样打磨至1500#，浸入无水乙醇，超声清洗lOmin，室温晾干； 二、取0.01 0.lmol/L的Ca(NO3)2乙醇溶液，加入有机酸至有机酸的终浓度为0.001 0.2mol/L，得电解液； 三、将两块打磨至1500#的纯镁试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在交变脉冲电压为2 110V的条件下，电解5min lh，即在阴极和阳极表面均获得超疏水涂层； 四、将两块打磨至1500#的镁合金试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在交变脉冲电压为2 110V的条件下，电解5min Ih,即在阴极和阳极表面均获得超疏水涂层。
8.根据权利要求7所述的镁及镁合金表面超疏水涂层的制备方法，其特征在于步骤一中超声清洗的超声频率为40kHz。
9.根据权利要求7或8所述的镁及镁合金表面超疏水涂层的制备方法，其特征在于步骤二中所述的有机酸为十二酸、十四酸、十六酸或十八酸。
10.根据权利要求9所述的镁及镁合金表面超疏水涂层的制备方法，其特征在于步骤三中将两块打磨至1500#的纯镁试样分别作为阴极和阳极，放入步骤二配置的电解液中，在交变脉冲电压为50V的条件下，电解 35min。
全文摘要
镁及镁合金表面超疏水涂层的制备方法，它涉及镁及其合金表面改性以及腐蚀防护领域。它为了现有镁及镁合金疏水化处理存在处理时间长以及耐蚀性能差的问题。方法1纯镁和镁合金打磨后超声清洗；配置电解液；纯镁入电解液，在直流电压下进行电沉积，阴极表面获得超疏水涂层；镁合金入电解液，在直流电压下进行电沉积，阴极表面获得超疏水涂层。方法2纯镁和镁合金打磨后超声清洗；配置电解液；纯镁入电解液，在交变脉冲电压下进行电沉积，阴极和阳极表面均获得超疏水涂层；镁合金入电解液，在交变脉冲电压下进行电沉积，阴极和阳极表面均获得超疏水涂层。本发明通过电化学沉积短时间，仅需要5min-1h，工艺简单且显著提高了耐蚀性。
文档编号C25D9/02GK103088380SQ20131005256
公开日2013年5月8日 申请日期2013年2月18日 优先权日2013年2月18日
发明者唐莎巍, 胡津, 王槐豪 申请人:哈尔滨工业大学