CN113278970A - 超疏水三氧化钨涂层在镁合金表面的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属材料表面处理领域，具体公开了一种超疏水三氧化钨涂层在镁合金表面的制备方法。该方法包括以下步骤：在密封的环境中，将镁合金置于钨酸铵水溶液中，在120℃‑150℃条件下反应160min‑300min；使所述镁合金浸渍于硬脂酸钠溶液中反应后，即在所述镁合金表面生成超疏水三氧化钨涂层。本发明通过选择合适的前体通过水热反应制备三氧化钨微纳复合结构，结合硬脂酸钠表面修饰，在镁合金表面制备超疏水三氧化钨涂层，该涂层具有耐磨性等机械稳定性能和耐腐蚀性能。本发明的方法简单便捷、易重复、成本低，具有极好的规模化生产前景。

Description

超疏水三氧化钨涂层在镁合金表面的制备方法
技术领域
本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及在镁合金表面生成超疏水三氧化钨涂层的方法。
背景技术
镁合金密度很小，且具有减震性、切削性好，加工简单，可回收，对环境无污染等特性，在航空航天、化工冶金、3C产品、汽车行业、运动器材等领域应用前景广阔。然而，由于镁的化学活性非常大，平衡电位很低，与不同种类金属接触时易发生电偶腐蚀，并充当阳极发生氧化反应。在镁及镁合金表面自然形成的氧化镁膜层结构比较疏松，致密系数仅为0.79，所以当基底接触到腐蚀性介质时，无法抑制腐蚀物质的渗透，在潮湿的空气、海洋大气和含硫大气中就容易发生严重的腐蚀。腐蚀问题是限制镁合金应用的重要瓶颈。表面涂层可以有效提高镁合金的耐蚀性，但涂层在服役环境中容易遭受摩擦、磨损等机械损伤和化学物质浸蚀，进而丧失其可用性。超疏水三氧化钨涂层具有耐磨等机械稳定性和耐腐蚀性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超疏水三氧化钨涂层在镁合金表面的制备方法，该方法简单便捷、易重复、成本低，具有普适性。
本发明提供的一种超疏水三氧化钨涂层在镁合金表面的制备方法，包括以下步骤：
在密封的环境中，使镁合金置于钨酸铵水溶液中，在120℃-150℃条件下反应160min-300min；
将所述镁合金浸渍于硬脂酸钠溶液中反应后，即在所述镁合金表面生成超疏水三氧化钨涂层。
进一步地，所述钨酸铵水溶液的浓度为0.006mol/L-0.01mol/L。
进一步地，所述硬脂酸钠溶液的浓度为0.01mol/L。
进一步地，所述超疏水三氧化钨涂层在镁合金表面的制备方法还包括对镁合金的预处理步骤。
进一步地，所述对镁合金的预处理步骤为：对镁合金表面进行机械抛光，然后依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗。
进一步地，所述机械抛光为依次用400#、800#、1200#、2000#的SiC砂纸打磨。
本发明的有益效果：以钨酸铵为前体，通过水热反应制备三氧化钨微纳复合结构，结合硬脂酸钠表面修饰，在镁合金表面制备超疏水三氧化钨涂层，该涂层具有耐磨性等机械稳定性能和耐腐蚀性能；而且，方法简单便捷、易重复、成本低，具有极好的规模化生产前景。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，超疏水三氧化钨涂层在镁合金表面的制备方法包括以下步骤：
(1)镁合金预处理；
(2)将步骤(1)预处理后的镁合金竖直放置于含有钨酸铵水溶液的聚四氟乙烯内衬中，将内衬套入不锈钢反应釜中密封，将密封好的反应釜置于120℃-150℃的恒温干燥箱中水热反应160min-300min；
(3)将步骤(2)中的镁合金材料从反应釜中的钨酸铵水溶液中取出，用去离子水清洗，空气中干燥，所述钨酸铵溶液浓度为0.006mol/L-0.01mol/L；
(4)将步骤(3)中的镁合金材料放置在0.01mol/L的硬脂酸钠溶液中，室温下浸渍9小时，用去离子水清洗后放入60℃的烘箱中干燥，即可制得超疏水三氧化钨涂层。
其中，所述镁合金预处理包括：裁剪好镁合金材料，依次用400#、800#、1200#、2000#的SiC砂纸机械抛光至表面光滑平整，然后用依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗5-10min去除金属表面杂质和油污，吹干。
实施例1：
将预处理后的镁合金，竖直放置于含有0.009mol/L钨酸铵水溶液的聚四氟乙烯内衬中，将内衬套入不锈钢反应釜中密封，将密封好的反应釜置于130℃的恒温干燥箱中水热反应280min，用去离子水冲洗干净后吹干；再将镁合金材料放置在0.01mol/L的硬脂酸钠溶液中，室温下表面修饰9h，用去离子水清洗后放入60℃的烘箱中干燥，即可制得超疏水三氧化钨涂层。该涂层水其在表面的接触角152.9°，腐蚀电流减小到未处理样品的1.5％，使用砂纸打磨20次后表面的接触角151.8°，具有耐蚀性和机械稳定性。
实施例2：
将预处理后的镁合金，竖直放置于含有0.01mol/L钨酸铵水溶液的聚四氟乙烯内衬中，将内衬套入不锈钢反应釜中密封，将密封好的反应釜置于120℃的恒温干燥箱中水热反应240min，用去离子水冲洗干净后吹干；再将镁合金材料放置在0.01mol/L的硬脂酸钠溶液中，室温下表面修饰9h，用去离子水清洗后放入60℃的烘箱中干燥，即可制得超疏水三氧化钨涂层。该涂层水其在表面的接触角153.5°，腐蚀电流减小到未处理样品的1.3％，使用砂纸打磨20次后表面的接触角152.6°，具有耐蚀性和机械稳定性。
实施例3：
将预处理后的镁合金，竖直放置于含有0.008mol/L钨酸铵水溶液的聚四氟乙烯内衬中，将内衬套入不锈钢反应釜中密封，将密封好的反应釜置于150℃的恒温干燥箱中水热反应300min，用去离子水冲洗干净后吹干；再将镁合金材料放置在0.01mol/L的硬脂酸钠溶液中，室温下表面修饰9h，用去离子水清洗后放入60℃的烘箱中干燥，即可制得超疏水三氧化钨涂层。该涂层水其在表面的接触角154.2°，腐蚀电流减小到未处理样品的0.8％，使用砂纸打磨20次后表面的接触角153.4°，具有耐蚀性和机械稳定性。
对于实施例1-3的产品，涂层接触角采用测量仪OCA15EC(Data-Physics,Germany)进行检测，涂层耐蚀性采用电化学测量法CHI 760D电化学分析仪(Shanghai Chenhua Co.,China)和传统的三电极体系进行检测，机械稳定采用砂纸打磨法进行检测。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的保护范围应由权利要求限定。

Claims (6)

1.一种超疏水三氧化钨涂层在镁合金表面的制备方法，包括以下步骤：
在密封的环境中，将镁合金置于钨酸铵水溶液中，在120℃-150℃条件下反应160min-300min；
使所述镁合金浸渍于硬脂酸钠溶液中，即在所述镁合金表面生成超疏水三氧化钨涂层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钨酸铵水溶液的浓度为0.006mol/L-0.01mol/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬脂酸钠溶液的浓度为0.01mol/L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在镁合金表面生成超疏水三氧化钨涂层的方法还包括对镁合金的预处理步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对镁合金的预处理步骤为：对镁合金表面进行机械抛光，然后依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述机械抛光为依次用400#、800#、1200#、2000#的SiC砂纸打磨。
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