一种在镁合金表面制备超疏水镀层的方法技术

本发明专利技术提供了一种在镁合金表面制备超疏水镀层的方法，包括化学镀镍、电沉积制备微/纳复合结构以及修饰步骤，其特征在于电沉积采用镍镀层。本发明专利技术使用简单易于实施的制备工艺和低成本原料，结合超疏水表面的优势，在镁合金表面制备超疏水镀层。制备的超疏水镀层具有良好的机械耐久性、长期稳定性以及自清洁效应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属材料表面改性领域，具体涉及一种在镁合金表面制备超疏水镀层的工艺方法。
技术介绍
镁合金的密度约为1. 3 1. 9 g · cm_3，比铝合金轻30 50%，比钢铁轻70%以上，且具有高的比强度和比刚度，易于加工等优点而具有广泛的应用前景。镁合金以其高比热性能，良好的成型加工工艺性及易于机械加工等特点被称之为“21世纪的绿色工程材料”。同时，镁合金具有良好的电磁屏蔽性、抗震阻尼性能好、耐凹陷性好以及优良的环保性能等特点，被广泛应用于汽车制造、3C产业以及航空航天领域。当前，能源及环境问题的加剧以及汽车工业的蓬勃发展，汽车轻量化已提上日程。汽车轻量化能够降低能源消耗和减 少废气的排放量。镁合金以其质轻的特点正受到汽车工业的青眯。镁合金压铸汽车零件可作为汽车车身、发动机阀盖、变速箱壳、仪表盘、座位架、方向盘、汽车轮毂等，这些应用，大大减轻了汽车的重量。随着3C产业的高速发展的需要，越来越要求产品轻、薄、小、美观且易回收、环保，镁合金正是这类产品的理想材料。镁合金以其质轻、导热性好、抗震以及电磁屏蔽性好等特点被大量用作结构壳件。近年来，镁合金在航空、航天和军工领域也得到了很大的应用，且其应用前景将会越来越广阔。例如，镁合金可以被用于军事上的掩体框架、迫击炮的基座、导弹、飞机上的齿轮箱壳、座舱罩、托架等。水面舰艇的框架、仪表板、地板、支架、轮，以及发动机的活塞等。同时，镁合金在冶金工业、化工、电极材料、能源工业、生物医学等领域的应用也日益广泛。然而，镁合金在所有常见结构金属中具有最低电位，化学活性高，镁的氧化膜疏松，所以镁合金的耐蚀性能较差，特别是在潮湿的空气、含硫的工业性气氛和海洋大气中，镁合金腐蚀问题更为严重，这极大的限制了镁合金在工程领域的广泛应用。镁合金的腐蚀主要是由于镁合金和周围的介质如潮湿空气、水、电解液等之间发生化学或电化学作用所致，为此，提高其耐腐蚀性能可以通过减少镁合金与潮湿或液体介质的直接接触，具体方法就是尝试在镁合金表面构筑超疏水膜层，降低镁合金与水、溶液等介质直接接触的机会，降低镁合金的腐蚀速率，以提高其耐蚀性能。因此，通过镁合金表面功能改性，可以使镁合金更为广泛地应用于工业领域。目前国内外报道中已有关于在镁合金上制备超疏水表面，但是在这些制备工艺中，大多采用的设备比较昂贵，工艺比较复杂耗时，不易于大规模生产；且使用价格高昂的含氟硅烷作为降低表面能的修饰物质，这对环境以及人体都有害。尽管能够获得超疏水性能良好的表面，但因粗糙表面的脆弱性或者在构筑粗糙表面的同时难以满足人们对材料表面性能的要求。因而利用简单有效的方法制备性能优异的超疏水表面以及进行大规模生产并有效应用到实际生活中，是本专利技术旨在解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，制得的镁合金机械性能、耐腐蚀性能、自清洁性能优良。—种在镁合金表面制备超疏水镀层的方法，包括化学镀镍、电沉积制备微/纳复合结构以及修饰步骤，其特征在于电沉积采用镍镀层。为了制备性能良好的微纳复合结构镀层，并使微纳镍镀层厚度适中，上述电沉积的控制条件是电流密度1-2A · dnT2，沉积时间200-660S。为了在电沉积过程中诱导圆锥状结构的镍的沉积，对镍颗粒的不同晶面的生长速率进行动力学控制，上述电沉积的溶液配方包括氯化镍230-2 50g · L'进一步地，电沉积的溶液配方包括乙二胺盐酸盐66. 5-266g · L'制得的镁合金表面均匀平整，具有良好的疏水性能。为了防止金属离子水解产生沉淀，上述电沉积配方呈酸性。为了有效地调节以及保持电沉积液的pH，并防止沉淀的生成，上述电沉积的溶液配方中还包括硼酸25-35g · L_\ 10.0%的氨水将pH调至3. 6-4.0。为了更有利于微纳复合结构金属镀层的形成，上述电沉积的控制条件是PH3. 6-4. 0，温度为50-60°C ;优选地，搅拌速度400_800rpm。更优选地，电沉积溶液配方为氯化镍237g · ΙΛ乙二胺盐酸盐200g · Λ硼酸31g · ΙΛ pH经10. 0%的氨水调至3. 6，控制条件是温度为60°C，电流密度1. 5A · dm_2，搅拌速度400-800rpm,沉积时间660s。为了利于镀层对修饰材料的吸附，降低表面能，使镀层具有更好的超疏水性能，修饰采用浸泡方法在镍电镀层表面沉积低表面能物质。优选地，上述修饰使用十二烷酸或/和十八烷酸的乙醇溶液，十二烷酸或/和十八烷酸总浓度为O. 0035-0. Olmol -Γ1,时间1_5min，温度为室温。乙醇质量浓度为99. 7%以上。上述在镁合金表面制备超疏水镀层的方法，具体步骤如下(I)镁合金前处理镁合金进行化学镀镍前，需对镁合金进行预处理，主要是除油、酸洗、活化等过程以提高镀层质量和结合力。I)镁合金表面除油首先使用丙酮超声处理，再进行碱液除油，碱洗工艺如下Na2CO3 20_25g · Λ NaOH 10-15 g · Λ 十二烷基硫酸钠 O. 5g · Λ 温度 70_75°C，时间 3_5min。2)酸洗及活化酸洗-活化复合处理液配方及操作条件如下乙醇(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，温度为室温，时间 1-6 min。(2)化学镀镍镁合金经过前处理后即可进行化学镀镍，镀液配方为1)主盐碱式碳酸镍10-15g · L-1 ；2)还原剂:次亚磷酸钠10-30g · L-1 ；3)络合剂:柠檬酸2-8 g · L-1 ；4)促进剂氟化氢铵20-30g · L-1 ；5)缓蚀剂氟化氢(40. O % ) 10-20 mL · L-1 ；6)稳定剂硫脲I mg · L-1 ；7)缓冲剂氨水(25. 28% )30 mL · L-1，操作 pH 6. 0-6. 5，温度 70_80°C，时间O.5~2h0(3)电沉积镍制备微/纳复合结构微/纳结构是形成超疏水性能的重要条件之一，本专利技术使用酸性配方在经化学镀镍的镁合金表面沉积镍以制备微/纳复合结构。电沉积配方为氯化镍230-250g · L_\硼酸25-35 g ·ΙΛ乙二胺盐酸盐66. 5-266g · ΛρΗ经10%氨水调至3. 6-4. 0，温度为60。。，电流密度1. 5 A · dnT2，搅拌速度400-800rpm，沉积时间200_660s。(4)修饰采用浸泡方法在镍镀层表面沉积低表面能物质，在修饰过程中，使用十二烷酸(月桂酸)或者十八烷酸(硬脂酸)的乙醇溶液，具体含量为十二烷酸(月桂酸)或者十八烷酸(硬脂酸)0. 0035-0. Olmol · L—1，时间l_5min，温度为室温。(5)后处理经过修饰后的样品，表面残留有多余的十二烷酸或十八烷酸，对超疏水性能有着一定的负面影响，同时还有乙醇溶液润湿在样品表面。本专利技术采用大量去离子水冲洗以去除表面杂质。样品冲洗后直接用热风吹干，冷却即可得到具有超疏水镀层的镁合金。有益效果本专利技术使用简单易于实施的制备工艺和低成本原料，结合超疏水表面的优势，在镁合金表面制备超疏水镀层。利用超疏水膜层/镀层具有的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在镁合金表面制备超疏水镀层的方法，包括化学镀镍、电沉积制备微/纳复合结构以及修饰步骤，其特征在于电沉积采用镍镀层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李青，佘祖新，王忠维，陈福南，李龙芹，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：