镁合金表面微弧氧化膜-ZIF-8-GO/LDHs膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种镁合金表面微弧氧化膜

【技术实现步骤摘要】
镁合金表面微弧氧化膜
‑
ZIF
‑8‑
GO/LDHs膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及金属有机框架ZIF
‑
8修饰微弧氧化后镁合金的GO/LDHs封闭复合膜层的制备方法，是一种在安全环保条件下直接以微弧氧化制备出具有有效封闭氧化膜孔洞的防护膜层，属于金属表面防护处理


技术介绍

[0002]现阶段，微弧氧化是提高镁合金耐蚀性的最有成效且相对比较成熟的表面处理技术。但是镁合金微弧氧化膜可以实现基体和腐蚀介质的有效阻隔，是以其疏松多孔的微弧氧化膜完全被封闭为前提的。封闭处理对于提高微弧氧化膜对镁合金防护作用是非常重要的步骤。除了常规的封闭处理外，在微弧氧化膜上原位生长层状双羟基金属氧化物是一种新型的微弧氧化膜封闭方法。
[0003]层状双羟基复合金属氧化物是一种二维层状纳米材料，其化学通式为：[M
2+1
‑
x
M
3+
(OH)2]x+
(A
n
‑
)
x/n
·
yH2O，其中M
2+
和M
3+
分别为+2价和+3价金属阳离子，占据类水滑石层板中的八面体孔洞而阴离子A
n
‑
作为插层阴离子进行阴离子补偿。在微弧氧化镁表面原位生长LDHs膜层不仅可有效地封闭微弧氧化膜孔洞，同时提高了原位生长膜层与基体之间的结合力。目前报道的LDHs膜层仍是属于比较疏松的多孔结构，且LDHs纳米片基于基体垂直生长，会形成腐蚀介质的相对平滑的扩散路径，促进阴极反应，不能实现基体与外界腐蚀环境的有效阻隔。因此，有必要对LDHs膜层改性，一方面形成对于腐蚀性介质更加曲折的扩散路径，另一方面弥补LDHs的间隙和凹陷，改善LDHs涂层的耐腐蚀性性能。

技术实现思路

[0004]针对上述现行的镁合金表面防护的主要手段存在膜层致密度不佳、厚度较差、稳定性差、生产工艺复杂、膜层与基体结合力不够好等诸多问题，本次专利技术旨在直接以镁合金微弧氧化膜原位制备GO/LDHs复合封闭膜层，且利用ZIF
‑
8充分增加涂层对于腐蚀性介质的曲折性以及更为致密的复合涂层。该方法除了能够对镁合金微弧氧化氧化膜本身的多孔层进行有效的封闭，更因为添加了GO促使LDHs向任意方向生长，呈现出褶皱的边缘，且ZIF
‑
8的原位生长填充了GO/LDHs本身存在的间隙，极大地提高了涂层的曲折度和致密性，因此实现了镁合金表面防护性能的根本性提高。该工艺具有操作方便，工艺简单，环境友好的特点，是一种绿色、安全的镁合金微弧氧化膜层封闭的制备工艺。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]1.一种金属有机框架ZIF
‑
8和GO共同修饰镁合金微弧氧化膜
‑
LDHs膜的制备方法，所述制备方法的具体步骤为：
[0007]a.先将镁合金表面进行微弧氧化成膜；
[0008]b.原位生长ZIF
‑8‑
GO/LDHs膜：将微弧氧化后的镁合金放入GO生长液溶液进行原位生长，其反应温度为125℃～145℃，pH＝9.0～12.5，反应时间为10～20h；随后放入二甲基咪唑和六水合硝酸锌的混合溶液中原位生长，其生长环境为室温，反应时间为5～35h；
[0009]c.清洗干燥：反应完毕的镁合金进行超声清洗，再用去离子水清洗干净，干燥即可。
[0010]进一步，微弧氧化的槽液按质量体积浓度计，由偏铝酸钠4g/L，氢氧化钠7.14g/L组成。
[0011]进一步，所述GO生长溶液浓度为0.05～0.2mg/mL。
[0012]进一步，按质量浓度计算，混合溶液中六水合硝酸锌2.0
‑
3.0mg/mL、二甲基咪唑50
‑
60mg/mL。
[0013]进一步，按质量浓度计算，混合溶液中六水合硝酸锌2.5mg/mL、二甲基咪唑56.75mg/mL。
[0014]进一步，二甲基咪唑和六水合硝酸锌的反应时间为25h。
[0015]进一步，步骤c中所述清洗还包括先将反应完毕的镁合金先用水清洗。
[0016]进一步，步骤c所述的超声波清洗在无水乙醇条件下进行。
[0017]2.以上任一项所述的金属有机框架ZIF
‑
8和GO共同修饰微弧氧化后镁合金的LDHs封闭膜层的制备在镁合金表面处理中的应用。
[0018]以上任一项所述的金属有机框架ZIF
‑
8和GO共同修饰微弧氧化后镁合金的LDHs封闭膜层的制备方法得到的产品在航空、汽车、电子通讯等领域上的应用也都属于本专利技术的保护范围。
[0019]本专利技术的有益效果在于：针对上述现行的镁合金表面防护的主要手段存在膜层致密度不佳、厚度较差、稳定性差、生产工艺复杂、膜层与基体结合力不够好等诸多问题，本次专利技术旨在直接以镁合金微弧氧化膜原位制备GO/LDHs膜层，且利用ZIF
‑
8充分增加涂层对于腐蚀性介质的曲折性以及更为致密的复合涂层。该方法除了能够对镁合金微弧氧化氧化膜本身的多孔层进行有效的封闭，更因为添加了GO促使LDHs向任意方向生长，呈现出褶皱的边缘，且ZIF
‑
8的原位生长填充了GO/LDHs本身存在的间隙，极大地提高了涂层的曲折度和致密性，因此实现了镁合金表面防护性能的根本性提高。该工艺具有操作方便，工艺简单，环境友好的特点，是一种绿色、安全的镁合金微弧氧化膜层封闭的制备工艺。
附图说明
[0020]为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：
[0021]图1是镁合金微弧氧化后的表面的扫描电镜照片；
[0022]图2是实施例2中所获得的镁合金GO/LDHs封闭膜层扫描电镜照片；
[0023]图3是实施例2中所获得的镁合金GO/LDHs封闭膜层在该条件下的XRD图谱；
[0024]图4是实施例2中通过电化学工作站测得的覆有微弧氧化膜的AZ31镁合金、覆有微弧氧化膜
‑
LDHs封闭膜以及GO/LDHs封闭膜层的AZ31镁合金在同一坐标下的塔菲尔极化曲线；
[0025]图5是实施例3中所获得的镁合金ZIF
‑8‑
GO/LDHs封闭膜层扫描电镜下照片；
[0026]图6是实施例3中所获得的镁合金ZIF
‑8‑
GO/LDHs封闭膜层在该条件下的XRD图谱；
[0027]图7是实施例3中通过电化学工作站测得的覆有微弧氧化膜的AZ31镁合金、GO/LDHs封闭膜层以及ZIF
‑8‑
GO/LDHs封闭膜层的AZ31镁合金在同一坐标下的塔菲尔极化曲
线；
[0028]图8是实施例4中所获得的镁合金ZIF
‑8‑
GO/LDHs封闭膜层扫描电镜下照片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁合金表面微弧氧化膜
‑
ZIF
‑8‑
GO/LDHs膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体步骤为：a.先将镁合金表面进行微弧氧化成膜；b.原位生长ZIF
‑8‑
GO/LDHs膜：将微弧氧化后的镁合金放入GO生长液溶液进行原位生长，其反应温度为125℃～145℃，pH＝9.0～12.5，反应时间为10～20h；随后放入二甲基咪唑和六水合硝酸锌的混合溶液中原位生长，其生长环境为室温，反应时间为5～35h；c.清洗干燥：反应完毕的镁合金进行超声清洗，再用去离子水清洗干净，干燥即可。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，微弧氧化的槽液按质量体积浓度计，由偏铝酸钠4g/L，氢氧化钠7.14g/L组成。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述GO生长溶液浓度为0.05～0.2mg/mL。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按质量浓度计算，混合溶液中六水合硝酸锌2.0
‑
3.0mg/...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴量，陈燕宁，姚文辉，吴嘉豪，陈勇花，潘复生，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：