镁合金表面十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯薄膜的电聚合液及电聚合方法与流程

本发明涉及的是一种镁合金表面改性处理方法，具体地说是一种在镁合金表面形成电聚合膜的电聚合液。本发明也涉及一种在镁合金表面形成电聚合膜的电聚合方法。

背景技术：

镁合金储量丰富，是地壳中含量仅次于铝和铁的金属元素(在地壳中的含量约为2.00％，在海水中的含量也很高，约为0.13％)。同时镁也是我国产量最多、合金应用最广泛的的金属物质。而且，镁合金具有密度小、强度高、消震性能好、弹性模量大、比强度高、结构性能优异、易于变形加工和焊接成型等特点。但是由于镁及镁合金性质活泼，容易与其他组织发生反应形成腐蚀原电池，造成腐蚀。镁合金的腐蚀使得镁及镁合金的应用受到了一定的限制。因此对镁及镁合金表面进行防护是很有必要的。

最新研究表明，导电聚合物既有像金属的电学特性与无机半导体的光学特性，还具有聚合物特有的优良的机械性能与加工性能，同时还有很好的电化学氧化还原活性。导电聚合物在金属防护方面有着很大的开发潜力。首先，导电聚合物膜对金属表面具有一定的保护作用，可以阻止腐蚀性介质接触镁合金的表面，有效地提高了镁合金的腐蚀电位，降低腐蚀电流。腐蚀性能的提高主要是来自于聚吡咯薄膜对镁合金表面的机械屏蔽作用。其次，与其他的金属表面防护方法相比，导电聚合物作为金属的防护膜突出的优点在于聚合物膜为导电膜。而常用的阳极氧化膜或化学转化膜均为绝缘膜层。其中，聚吡咯(ppy)容易合成、设备操作简单、成膜后的稳定性相对较好，而且聚合单体为吡咯，环境污染小。因此聚吡咯被认为是用于金属表面防腐蚀膜层的最有开发和应用前景的导电聚合物。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够改善镁合金的耐腐蚀性能，提高聚吡咯膜与镁合金基体结合力的镁合金表面十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯薄膜的电聚合液。本发明的目的还在于提供一种镁合金表面十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯薄膜的电聚合方法。

本发明的镁合金表面十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯薄膜的电聚合液向由吡咯和水杨酸钠的水溶液中，加入十二烷基苯磺酸钠溶液配制而成的。

吡咯单体浓度为0.01～0.15mol/l，十二烷基苯磺酸钠的浓度为0.01～0.2mol/l。

本发明的镁合金表面十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯薄膜的电聚合方法为：向由吡咯和水杨酸钠的水溶液中，加入十二烷基苯磺酸钠溶液配制而成的电聚合液，其中吡咯单体浓度为0.01～0.15mol/l，十二烷基苯磺酸钠的浓度为0.01～0.2mol/l；将预处理好的镁合金放入电聚合液中，采用循环伏安法在镁合金表面形成聚吡咯薄膜。

所述循环伏安法的扫描电压范围为-0.5～2v，扫描周期为2～10，扫描速度为2～10mv/s。

本发明提供了一种镁合金表面十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯薄膜的电聚合制备方法，采用向吡咯单体与水杨酸钠配成的溶液中加入一定量的sdbs配成电解液，对镁合金进行表面处理，在一定程度上改善了镁合金的耐腐蚀性能，有效提高了聚吡咯膜与镁合金基体的结合力。而且十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯薄膜容易合成、设备操作简单、成膜后的稳定性相对较好，并且聚合单体为吡咯，环境污染小。

本发明的技术方案主要包括：

1)预处理：机械打磨→超声清洗→碱洗→去离子水洗→酸洗活化→去离子水洗→冷风吹干。依次采用320目、600目、1000目砂纸对镁合金基体进行机械打磨，直到镁合金表面没有明显的划痕和凹槽，光亮，平整为止。打磨完成以后，将基体浸入无水酒精中进行超声波清洗，除去表面的沙粒铁屑等杂质。然后进行碱洗脱脂，碱洗脱脂条件设置为水浴20-80℃，时间为2-5min。碱洗脱脂后，用去离子水冲洗。再进行酸洗活化，ph＝2～3，时间为20-40s，用去离子水冲洗，冷风吹干。

2)计算出所需吡咯、水杨酸钠、sdbs的质量。先称量出水杨酸钠，加入蒸馏水溶解；再用称量吡咯单体，并用蒸馏水溶解吡咯单体；将称量好的sdbs溶解于蒸馏水。将吡咯单体溶液与水杨酸钠溶液混合后配成电解液。往电解液中加入sdbs溶液，超声震荡2-8min，使溶液混合均匀。

3)将清理好的镁合金放在电解液中，连接到电化学工作站上，采用循环伏安法，设置实验参数，在镁合金表面制备聚吡咯薄膜。

本发明一种镁合金表面十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯薄膜的电聚合制备方法，采用向吡咯单体与水杨酸钠配成的溶液中加入一定量的sdbs配成电解液，对镁合金进行表面预处理，在一定程度上改善了镁合金的耐腐蚀性能，有效提高了聚吡咯膜与镁合金基体的结合力。

本发明制备的镁合金表面十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯薄膜表面裂纹多，表面平整性低，耐腐蚀效果较好，结合力明显提高。

附图说明

图1是镁合金表面十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯薄膜红外光谱图；

图2是镁合金表面十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯薄膜表面形貌图；

图3是镁合金表面聚吡咯薄膜在3.5％nacl溶液中的电化学极化曲线；

图4a-图4b是镁合金表面聚吡咯膜结合力测试图，其中图4a是ppy膜；图4b是sdbs/ppy膜。

具体实施方式

下面举例对本发明进行详细说明。

第一部分：配制电解液，将一定质量的吡咯和水杨酸钠按照一定的次序加入到蒸馏水中溶解制成电解液，然后向电解液中加入一定量的sdbs溶液。吡咯单体浓度为0.01～0.15mol/l，sdbs的浓度为0.01～0.2mol/l。

第二部分：在镁合金基体上采用电聚合技术制备十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯薄膜的方法，包括镁合金基体的打磨，本实验采用的是cw系列耐水型砂纸对基体进行打磨，由粗到细，采用320目、600目、1000目依次打磨，直到镁合金表面没有明显的划痕和凹槽，光亮，平整为止。打磨完成以后，将基体浸入无水酒精中进行超声波清洗，除去表面的沙粒铁屑等杂质。然后进行碱洗脱脂，碱洗脱脂条件设置为水浴59℃，时间为4min。碱洗脱脂后，用去离子水冲洗。再进行酸洗活化，ph＝2.5，时间为30s，用去离子水冲洗，冷风吹干。将预处理好的镁合金放在电解液中，连接到电化学工作站上，采用循环伏安法，设置实验参数，在镁合金表面制备聚吡咯薄膜。电解液的主要成分是吡咯，水杨酸钠，sdbs。

第三部分：从图1可以看出，sdbs/ppy膜在1147cm^-1处多出一个s＝o的吸收振动峰，表明十二烷基苯磺酸钠已掺杂到聚吡咯膜中。图2为sdbs/ppy膜的表面形貌图。十二烷基苯磺酸钠掺杂的聚吡咯薄膜表面裂纹增多，表面较不平整。图3为sdbs/ppy膜在3.5wt％nacl溶液中电化学极化曲线。由图3可以看出，sdbs/ppy膜对镁合金起到了一定的保护作用。图4为镁合金表面聚吡咯膜结合力测试图。由图4a可以看出，本征聚吡咯膜在划线的边缘及交叉点出有小片的薄膜脱落，脱落面积在5％左右；而掺杂十二烷基苯磺酸钠聚吡咯膜(图4b)经结合力测试后，划线边缘光滑，没有出现膜层脱落情况。因此，掺杂十二烷基苯磺酸钠的聚吡咯膜明显的提高了聚吡咯膜与镁合金基体的结合力。

综上所述，利用本发明制备的镁合金表面十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯薄膜，具有一定的耐腐蚀性能，并有效提高了聚吡咯膜与镁合金基体的结合力。而且十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯薄膜容易合成，设备操作简单，成膜后的稳定性相对较好，并且聚合单体为吡咯，环境污染小。

根据本发明提供的镁合金表面十二烷基苯磺酸钠掺杂聚吡咯薄膜具有广泛的应用前景。