本發明專利技術提供了一種在鎂合金表面制備超疏水鍍層的方法，包括化學鍍鎳、電沉積制備微/納復合結構以及修飾步驟，其特征在于電沉積采用鎳鍍層。本發明專利技術使用簡單易于實施的制備工藝和低成本原料，結合超疏水表面的優勢，在鎂合金表面制備超疏水鍍層。制備的超疏水鍍層具有良好的機械耐久性、長期穩定性以及自清潔效應。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及金屬材料表面改性領域，具體涉及一種在鎂合金表面制備超疏水鍍層的工藝方法。
技術介紹
鎂合金的密度約為1. 3 1. 9 g · cm_3，比鋁合金輕30 50%，比鋼鐵輕70%以上，且具有高的比強度和比剛度，易于加工等優點而具有廣泛的應用前景。鎂合金以其高比熱性能，良好的成型加工工藝性及易于機械加工等特點被稱之為“21世紀的綠色工程材料”。同時，鎂合金具有良好的電磁屏蔽性、抗震阻尼性能好、耐凹陷性好以及優良的環保性能等特點，被廣泛應用于汽車制造、3C產業以及航空航天領域。當前，能源及環境問題的加劇以及汽車工業的蓬勃發展，汽車輕量化已提上日程。汽車輕量化能夠降低能源消耗和減 少廢氣的排放量。鎂合金以其質輕的特點正受到汽車工業的青瞇。鎂合金壓鑄汽車零件可作為汽車車身、發動機閥蓋、變速箱殼、儀表盤、座位架、方向盤、汽車輪轂等，這些應用，大大減輕了汽車的重量。隨著3C產業的高速發展的需要，越來越要求產品輕、薄、小、美觀且易回收、環保，鎂合金正是這類產品的理想材料。鎂合金以其質輕、導熱性好、抗震以及電磁屏蔽性好等特點被大量用作結構殼件。近年來，鎂合金在航空、航天和軍工領域也得到了很大的應用，且其應用前景將會越來越廣闊。例如，鎂合金可以被用于軍事上的掩體框架、迫擊炮的基座、導彈、飛機上的齒輪箱殼、座艙罩、托架等。水面艦艇的框架、儀表板、地板、支架、輪，以及發動機的活塞等。同時，鎂合金在冶金工業、化工、電極材料、能源工業、生物醫學等領域的應用也日益廣泛。然而，鎂合金在所有常見結構金屬中具有最低電位，化學活性高，鎂的氧化膜疏松，所以鎂合金的耐蝕性能較差，特別是在潮濕的空氣、含硫的工業性氣氛和海洋大氣中，鎂合金腐蝕問題更為嚴重，這極大的限制了鎂合金在工程領域的廣泛應用。鎂合金的腐蝕主要是由于鎂合金和周圍的介質如潮濕空氣、水、電解液等之間發生化學或電化學作用所致，為此，提高其耐腐蝕性能可以通過減少鎂合金與潮濕或液體介質的直接接觸，具體方法就是嘗試在鎂合金表面構筑超疏水膜層，降低鎂合金與水、溶液等介質直接接觸的機會，降低鎂合金的腐蝕速率，以提高其耐蝕性能。因此，通過鎂合金表面功能改性，可以使鎂合金更為廣泛地應用于工業領域。目前國內外報道中已有關于在鎂合金上制備超疏水表面，但是在這些制備工藝中，大多采用的設備比較昂貴，工藝比較復雜耗時，不易于大規模生產；且使用價格高昂的含氟硅烷作為降低表面能的修飾物質，這對環境以及人體都有害。盡管能夠獲得超疏水性能良好的表面，但因粗糙表面的脆弱性或者在構筑粗糙表面的同時難以滿足人們對材料表面性能的要求。因而利用簡單有效的方法制備性能優異的超疏水表面以及進行大規模生產并有效應用到實際生活中，是本專利技術旨在解決的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供，制得的鎂合金機械性能、耐腐蝕性能、自清潔性能優良。—種在鎂合金表面制備超疏水鍍層的方法，包括化學鍍鎳、電沉積制備微/納復合結構以及修飾步驟，其特征在于電沉積采用鎳鍍層。為了制備性能良好的微納復合結構鍍層，并使微納鎳鍍層厚度適中，上述電沉積的控制條件是電流密度1-2A · dnT2，沉積時間200-660S。為了在電沉積過程中誘導圓錐狀結構的鎳的沉積，對鎳顆粒的不同晶面的生長速率進行動力學控制，上述電沉積的溶液配方包括氯化鎳230-2 50g · L'進一步地，電沉積的溶液配方包括乙二胺鹽酸鹽66. 5-266g · L'制得的鎂合金表面均勻平整，具有良好的疏水性能。為了防止金屬離子水解產生沉淀，上述電沉積配方呈酸性。為了有效地調節以及保持電沉積液的pH，并防止沉淀的生成，上述電沉積的溶液配方中還包括硼酸25-35g · L_\ 10.0%的氨水將pH調至3. 6-4.0。為了更有利于微納復合結構金屬鍍層的形成，上述電沉積的控制條件是PH3. 6-4. 0，溫度為50-60°C ;優選地，攪拌速度400_800rpm。更優選地，電沉積溶液配方為氯化鎳237g · ΙΛ乙二胺鹽酸鹽200g · Λ硼酸31g · ΙΛ pH經10. 0%的氨水調至3. 6，控制條件是溫度為60°C，電流密度1. 5A · dm_2，攪拌速度400-800rpm,沉積時間660s。為了利于鍍層對修飾材料的吸附，降低表面能，使鍍層具有更好的超疏水性能，修飾采用浸泡方法在鎳電鍍層表面沉積低表面能物質。優選地，上述修飾使用十二烷酸或/和十八烷酸的乙醇溶液，十二烷酸或/和十八烷酸總濃度為O. 0035-0. Olmol -Γ1,時間1_5min，溫度為室溫。乙醇質量濃度為99. 7%以上。上述在鎂合金表面制備超疏水鍍層的方法，具體步驟如下(I)鎂合金前處理鎂合金進行化學鍍鎳前，需對鎂合金進行預處理，主要是除油、酸洗、活化等過程以提高鍍層質量和結合力。I)鎂合金表面除油首先使用丙酮超聲處理，再進行堿液除油，堿洗工藝如下Na2CO3 20_25g · Λ NaOH 10-15 g · Λ 十二烷基硫酸鈉 O. 5g · Λ 溫度 70_75°C，時間 3_5min。2)酸洗及活化酸洗-活化復合處理液配方及操作條件如下乙醇(99.7% )20-70mL · L-1,醋酸(99.3 % ) 10_40mL · Λ 磷酸(85. 0% ) 5-20mL · Λ 硝酸(65-68% )1-1OmL ·Γ1，Mn (H2PO4)2 O. 1-lg ·Γ1，溫度為室溫，時間 1-6 min。(2)化學鍍鎳鎂合金經過前處理后即可進行化學鍍鎳，鍍液配方為1)主鹽堿式碳酸鎳10-15g · L-1 ；2)還原劑:次亞磷酸鈉10-30g · L-1 ；3)絡合劑:檸檬酸2-8 g · L-1 ；4)促進劑氟化氫銨20-30g · L-1 ；5)緩蝕劑氟化氫(40. O % ) 10-20 mL · L-1 ；6)穩定劑硫脲I mg · L-1 ；7)緩沖劑氨水(25. 28% )30 mL · L-1，操作 pH 6. 0-6. 5，溫度 70_80°C，時間O.5~2h0(3)電沉積鎳制備微/納復合結構微/納結構是形成超疏水性能的重要條件之一，本專利技術使用酸性配方在經化學鍍鎳的鎂合金表面沉積鎳以制備微/納復合結構。電沉積配方為氯化鎳230-250g · L_\硼酸25-35 g ·ΙΛ乙二胺鹽酸鹽66. 5-266g · ΛρΗ經10%氨水調至3. 6-4. 0，溫度為60。。，電流密度1. 5 A · dnT2，攪拌速度400-800rpm，沉積時間200_660s。(4)修飾采用浸泡方法在鎳鍍層表面沉積低表面能物質，在修飾過程中，使用十二烷酸(月桂酸)或者十八烷酸(硬脂酸)的乙醇溶液，具體含量為十二烷酸(月桂酸)或者十八烷酸(硬脂酸)0. 0035-0. Olmol · L—1，時間l_5min，溫度為室溫。(5)后處理經過修飾后的樣品，表面殘留有多余的十二烷酸或十八烷酸，對超疏水性能有著一定的負面影響，同時還有乙醇溶液潤濕在樣品表面。本專利技術采用大量去離子水沖洗以去除表面雜質。樣品沖洗后直接用熱風吹干，冷卻即可得到具有超疏水鍍層的鎂合金。有益效果本專利技術使用簡單易于實施的制備工藝和低成本原料，結合超疏水表面的優勢，在鎂合金表面制備超疏水鍍層。利用超疏水膜層/鍍層具有的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種在鎂合金表面制備超疏水鍍層的方法，包括化學鍍鎳、電沉積制備微/納復合結構以及修飾步驟，其特征在于電沉積采用鎳鍍層。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李青，佘祖新，王忠維，陳福南，李龍芹，
申請(專利權)人：西南大學，
類型：發明
國別省市：
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