一种金属表面防腐蚀膜的制备方法技术

一种金属表面防腐蚀膜的制备方法，其特征在于将多巴胺溶解于三（羟甲基）氨基甲烷盐酸盐或磷酸盐的水溶液中，搅拌，浸入金属，接触１２～９０ｈ取出，用去离子水冲洗，氮气干燥后放入含烷硫醇的溶液中，２０～３０℃下水浴２４～４８ｈ后取出，用上述含烷硫醇溶液的溶剂冲洗，氮气干燥后，即可在金属表面上形成防腐蚀膜。使用本发明专利技术的方法能在金属衬底上很容易形成稳定的防腐蚀膜层，粘结力强，同时不需要较长的反应时间，而且不需要对金属进行刻蚀，所制备的金属表面防腐蚀膜的防腐蚀性能好，保护效率高达９９％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在金属表面制备稳定且粘结力强的防腐蚀膜的方法。
技术介绍
金属腐蚀是金属在腐蚀环境中与腐蚀介质发生作用而使金属成为氧化状态的热力学自发 过程。据报道，每年因金属腐蚀而造成的经济损失占国民生产总值的1.5 2.4%。因此，金属 的腐蚀与防护关系到整个国计民生与经济的可持续发展。为了将腐蚀造成的损失降低到最低 限度，采用金属表面处理方法是目前应用最广泛也是最有效的措施，硫醇由于具有较长的烷 烃链而起到较好的防腐蚀效果，被广泛的用来防止金属的腐蚀。Petrovic和Hukovic(2008)研究了碳数目为12和18的正垸烃硫醇在含乙酸钠溶液中防止 铜金属腐蚀的能力。根据他们的伏安法研究，正十二硫醇和正十八硫醇有效的阻止了铜基体 的腐蚀，保护效率分别达到了 99.93%和99.97%。但是随着电位的正移，垸烃硫醇很可能由 于电化学解吸附的作用而从铜表面脱离掉。Azzaroni和Cipollone(2001)报道在含有氯阴离 子的硼砂缓冲溶液中，正十二硫醇膜的形成能有效的阻止氧化铜的形成和铜的溶解，同时他 们还发现，腐蚀抑制作用随着侵蚀阴离子浓度的变化而变化。Tan等人研究了苯硫醇膜在0.5 摩尔/升的H2S04水溶液中最大缓蚀效率可达86.47%。另一方面，Nozawa(1997,1999)表示，双分子层涂层能够大大的增加铁的抗腐蚀性能。在 0.5摩尔/升的NaCl水溶液中进行电化学阻抗谱测试时，在铁基体上形成的正十八硫醇单分子 膜的保护效率达到了 76.3%。而首先用ll-巯基-l-十一垸醇接着用三乙氧基辛硅烷处理后，保 护效率增加到88.0%。当用ll-巯基-l-十一垸醇处理的表面再次用1，2-双(三乙基甲硅烷基)乙 垸并且随后用5xl(^摩尔/升的三乙氧基辛硅垸处理后，保护效率进一步提高，达到98.1%。然而，将硫醇膜吸附在面心立方结构的铜表面上，都是首先利用7摩尔/升的HN03水溶 液刻蚀10 15s，对于更难吸附-体心立方结构的铁来说，则是在通电的过程中阴极电流密度为 1.0mA.cma的情况下，用HC104水溶液刻蚀10min，这样产生较活泼的表面从而使防腐蚀膜 在其表面进行吸附，但这种做法严重损坏了金属的力学性能，为以后的抗腐蚀过程留下了隐 患，而且刻蚀过程难以控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简单、易行的金属表面防腐蚀膜的制备方法，它能克服现有 技术的上述缺点。3，其特征在于将多巴胺溶解于三(羟甲基)氨基甲垸 盐酸盐或磷酸盐的水溶液中，搅拌，浸入金属，接触12 90h取出，用去离子水冲洗，氮气干 燥后放入含烷硫醇的溶液中，20 3(TC下水浴24 48h后取出，用上述含烷硫醇溶液的溶剂冲 洗，氮气干燥后，即可在金属表面上形成防腐蚀膜。使用本专利技术的方法能在金属衬底上很容易形成稳定的防腐蚀膜层，粘结力强，同时不需 要较长的反应时间，而且不需要对金属进行刻蚀，所制备的金属表面防腐蚀膜的防腐蚀性能 好，保护效率高达99% 。附图说明图1为本专利技术实验中用多巴胺(DA)与正十二硫醇处理的铜电极表面的X-射线光电子能谱 图。图中a、 b、 c依次为吸附的聚DA膜层中碳、氧、氮元素的X-射线光电子能谱图，d、 e 分别为正十二硫醇膜层在包覆有聚DA的铜基体上氮、硫元素的X-射线光电子能谱图。图2为本专利技术实验中用DA与正十二硫醇处理的以及未处理的铜电极三者分别浸入灭菌 海水中的交流阻抗图(Nyquist图)。图3为本专利技术实验中用DA与正十二硫醇处理的以及未处理的铜电极三者分别浸入灭菌 海水中的交流阻抗图(Bode图)。图4为本专利技术实验中用DA与ll-巯基-l-十一酸(MUA)处理的以及未处理的304不锈钢 电极三者分别浸入灭菌海水中的交流阻抗图(Nyquist图)。图5为本专利技术实验中用DA与MUA处理的以及未处理的铜-镍合金电极三者分别浸入灭 菌海水中的极化曲线图。 具体实施例方式本专利技术通过较易吸附且粘结力强的聚DA膜层的协助，从而将具有抗腐蚀性能的垸硫醇 膜吸附在无需刻蚀的金属基体上。 实施例一首先配置浓度为10毫摩尔/升的三(羟甲基)氨基甲垸盐酸盐(Tris-HCl)水溶液10ml，用 NaOH调节pH为8.5，然后按2g/L的比例将DA放入上述水溶液中，搅拌30min，再将打磨 好的铜基体垂直浸入，接触24h后取出，用去离子水冲洗，在铜基梦表面上形成聚DA膜层， 氮气干燥后将其放入经氮气鼓泡的浓度为10毫摩尔/升的20ml正十二硫醇的二氯甲烷溶液 中，25'C水浴，24h后取出，用二氯甲烷洗涤，氮气干燥，由此在铜电极表面形成防腐蚀膜。 如图1所示，聚DA膜层中含有碳、氮、氧元素，碳元素峰值在284.7eV和286.1eV，分别对4应着C-C/C-H和C-N/C-0键，这主要是由于DA中的碳元素处在两种不同的环境中，另外，氧、氮元素对应的峰值分别为532.1eV和400.9eV,与氮和氧元素的典型键能相比，发生了偏移，这就表明氧和氮在DA键合到铜基体的过程中起到了关键的作用。图d和e显示了氮元素和硫元素，表明正十二硫醇确实在聚DA包覆的铜基体上进行了吸附。如表1所示，经上述步骤在铜基体上制备的聚DA膜层显示出较强的亲水性。正十二硫醇通过末端巯基化学键合到包覆有聚DA的铜基体上后，接触角由50°增加到120° ，表明正十二硫醇的端基-CH3指向外表面，显示为较强的疏水性。同时经过处理的铜电极显示出优异的抗腐蚀性能。图2为DA与正十二硫醇处理的以及未处理的铜电极三者分别浸入灭菌海水中的交流阻抗图(Nyquist图)，图中曲线1与空白铜基体相对应、曲线2与聚DA膜包覆的铜基体相对应、曲线3与正十二硫醇吸附在包覆有聚DA膜的铜基体相对应。在铜电极表面形成上述二层膜时，体现出良好的防腐蚀效果。对应的交流阻抗测试结果为阻抗谱图(Nyquist图)，该阻抗谱均显示出一个弧形，该弧形至Z轴上的弦长对应于电极的膜电阻Rf， Rf越大抗腐蚀的效果越好。从图2中可以看出，形成聚DA膜、正十二硫醇膜后与空白样相比，对铜均有一定的防腐蚀效果，但是当具有防腐蚀效果的正十二硫醇膜形成后，防腐蚀效果明显增加。图3是经DA与正十二硫醇处理的以及未处理的铜电极三者分别浸入灭菌海水中的交流阻抗图(Bode图)，图中曲线l与空白铜基体相对应、曲线2与聚DA膜包覆的铜基体相对应、曲线3与正十二硫醇吸附在包覆有聚DA膜的铜基体相对应。电极的耐蚀性能可以由低频点的阻抗膜值IZ I表征，阻抗膜值IZ I越大，则电极的防腐蚀性能越好。从图3中也可以看出，正十二硫醇膜在聚DA包覆的铜电极上形成后，抗腐蚀性能得到了极大的提高。表1铜电极及处理后的效果<table>table see original document page 5</column></row><table>实施例二首先配置浓度为5毫摩尔/升的磷酸盐(Na2HP04或KH2P04)水溶液10ml，用NaOH调节pH为9，然后按0.2g/L的比例将DA放入上述水溶液中，搅拌20min,再将打磨好的304不锈钢基体垂直浸入，接触60h后取出，用去离子水冲洗，氮气干燥后放入经氮气鼓泡的浓度为1毫摩尔/升的20ml 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属表面防腐蚀膜的制备方法，其特征在于将多巴胺溶解于三（羟甲基）氨基甲烷盐酸盐或磷酸盐的水溶液中，搅拌，浸入金属，接触１２～９０ｈ取出，用去离子水冲洗，氮气干燥后放入含烷硫醇的溶液中，２０～３０℃下水浴２４～４８ｈ后取出，用上述含烷硫醇溶液的溶剂冲洗，氮气干燥后，即可在金属表面上形成防腐蚀膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈守刚，陈艳，类延华，刘云平，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]