专利名称：一种镁合金表面疏水化复合处理方法
技术领域：
本发明涉及镁合金表面改性技术领域，特别是指一种利用微弧氧化与有机镀膜技术相结合的镁合金表面疏水化复合处理方法。
背景技术：
浸润性是材料表面的重要特征，亲水性和疏水性则是表征材料表面浸
润性的两个方面，是直接反映材料表面自由能的重要参数。材料表面润湿
性(亲水性、疏水性)的改变，可以提高材料的表面性能，使得材料的使
用范围得到拓展，在工农业生产及人们日常生活中都发挥着重要的作用。
通过在镁合金表面实现亲一疏水转换，制备得到具有疏水或超疏水特性的
功能膜层可以改善镁合金的表面特性， 一方面可以防止镁合金由于氧、水
和电子转移引起的电化学反应，抑制镁合金工件在潮湿的空气、含硫气氛
和海洋大气中遭受严重的化学腐蚀，拓宽其应用领域；另一方面则可以对
镁合金工件表面起到防污、防水、自清洁、减小水阻力、减小摩擦等功能，
具有重要的实际应用价值。如可以应用于轻量化的镁合金精密产品中，对
3C产品中的数码相机、手机、笔记本电脑等起着防腐与防污的作用，从而
大大拓宽了镁合金的应用领域。
在金属表面制备疏水及超疏水膜层的方法很多，但关于利用微弧氧化技术与其它技术相结合在镁合金表面实现亲疏水转换制备疏水及超疏水
膜层的处理方法并不多见。例如，中国发明专利申请号为200710078089.3，
公开了一种镁合金超疏水表面的制备方法，它经过微弧氧化处 得到粗糙表面，然后在丙烯酸中处理，最后旋涂乙烯基聚二甲基硅氧烷进行表面修
饰使其接触角大于150° ，由于其微弧氧化后须经过化学腐蚀后续处理，
工艺过程因此而较为复杂，又由于旋涂工艺得到的超疏水表面是依靠物理吸附或范德华力结合，超疏水表面的使用寿命受到限制。中国发明专利申
请号为200710156490.4，公开了一种轻质金属超疏水表面的制备方法，它采用阳极氧化后经低温等离子体处理，最后通过浸泡化学修饰得到超疏水表面，其微弧氧化后须经过等离子处理，后续工艺过程也较为复杂，还由于该方法前处理是采用阳极氧化，其耐蚀性能相对微弧氧化为前处理来说，不够理想，另外，制备的超疏水表面仍是属于物理结合，超疏水表面的使用寿命同样受到限制。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种在实现镁合金表面功能化得到疏水及超疏水膜层的同时，提高镁合金表面耐腐蚀性能的镁合金表面疏水化复合处理方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的
一种镁合金表面疏水化复合处理方法，该复合处理方法采用微弧氧化与有机镀膜技术相结合，具体包括以下步骤及工艺条件步骤一微弧氧化制备微纳多孔超亲水表面将经常规预处理后的镁合金工件在碱性复合电解液体系中进行微弧
氧化处理，其电解液温度控制在30 50 °C，微弧氧化处理时间为5 60min;经两电极同时成膜的镁合金工件获得微纳多孔超亲水表面；
所述微弧氧化采用交流恒压或交流步增恒压，电压为120 250 V、频率为45 70Hz;步骤二有机镀膜疏水化处理
(2)配制有机镀膜电解质溶液有机镀膜电解质溶液是由蒸馏水配置而成，含三嗪硫醇有机化合
物盐0.1 20 mmol/L、支持电解质0.01 10 mol/L，所述支持电解质是指NaOH或Na2C03;(2)有机镀膜
将微弧氧化处理后的镁合金工件，直接以三电极方式放入上述电解质溶液中进行有机镀膜，有机镀膜采用恒电流法或采用循环伏安法；有机镀膜后的镁合金工件放入干燥箱中干燥，即获得具有疏水耐蚀或超疏水耐蚀的功能膜层。
为了更好的实现本发明，所述微弧氧化碱性复合电解液体系为以蒸馏水或去离子水配置，体系含硅酸盐6 80 g/L、碳酸盐10 45g/L、四硼酸盐5 20g/L、酒石酸盐5 25g/L、氢氧化钠l 10g/L、轻质氧化镁l 5g/L、三氧化二铝l 5g/L、表面活性剂聚乙二醇l 15g/L和三乙醇胺2 20 mL/L或丙三醇2 20 mL/L。
所述恒电流法有机镀膜，其工艺条件为电流密度为0.05 10mA/cm2，镀膜时间为5 90min，镀膜温度为室温；
所述循环伏安法有机镀膜，其工艺条件为循环扫描速率为1 50mV/s，循环次数为1 10次，镀膜温度为室温。
所述三嗪硫醇有机化合物盐为含硫醇基一SH或氟取代基团的三嗪硫醇有机化合物盐。
所述制备疏水耐蚀的功能膜层时，含硫醇基一SH的三嗪硫醇有机化合物盐为含硫醇基一SH的三嗪硫醇有机化合物钠盐，其分子式为C3N3S2HNa-N(CH3(CH2)5)2;所述支持电解质为NaOH。
所述制备超疏水耐蚀的功能膜层时，含氟取代基团的三嗪硫醇有机化 合物盐为含氟取代基团的三嗪硫醇有机化合物钠盐，其分子式为 C3N3S2HNa-N(CH2CH=CH2)C2H4(CF2)7CF3 ;所述支持电解质为Na2C03。
本发明与现有技术相比，具有如下优点
1、 本发明采用比传统表面处理更具优势的微弧氧化技术作为前处理， 在镁合金工件表面构造出微纳多孔超亲水表面，微弧氧化后无需任何处 理，可直接进行有机镀膜疏水化处理，处理效率高。
2、 本发明利用微弧氧化与有机镀膜相结合的方法，在镁合金表面实 现疏水化复合处理，构造出具有疏水及超疏水功能特性同时具有优良耐蚀 性能的微纳多孔复合结构膜，膜层手感光滑细腻；根据不同的实际需求， 复合结构膜层与蒸馏水的静态接触角达110 174°之间可控；微弧氧化膜 经有机镀膜疏水或超疏水化处理后，耐腐蚀性能获得进一步提高，在3.5 % NaCl及0.1m/LNaCl溶液中的动电位极化特性，电位正移，腐蚀电流密度 均减小了3个数量级，极化后膜层极化区域未出现腐蚀点；在3.5MNaCl 溶液中浸泡120h后，表面未出现明显腐蚀，只有边缘局部出现腐蚀点。
3 、本发明有机镀膜中采用含特殊功能基团的三嗪硫醇类有机化合物， 通过施加电场，使该类有机化合物单体中所含的功能基团与微弧氧化膜中 的镁相发生电化学反应，以共价键相结合；通过电化学聚合反应，使疏水 和超疏水膜生长致密有序，且与微弧氧化膜结合紧密。
4、本发明的制备方法工艺简便、便于操作、制备周期短、成本低， 易于工业化生产；复合功能膜层厚度为2 30 pm可控，可适用于大面积 镁合金工件的防腐蚀、防污、防水、自清洁；也适用于轻量化的镁合金精密产品外壳中，如3C产品中的数码相机、手机、笔记本电脑等的防腐与 防污，拓宽镁合金的应用领域。
5、本发明涉及的微弧氧化电解液为无铬、无氟、无磷的碱性复合电 解液和有机镀液均不含有对环境和人类身体健康有毒有害成分的特点，属 于环保型配方。
图1为本发明实施例一 AZ31镁合金经微弧氧化处理后表面呈超亲水 状态的蒸馏水静态接触角图片。
图2为本发明实施例一 AZ31镁合金经疏水化复合处理后表面呈疏水 状态的蒸馏水静态接触角图片。
图3为本发明实施例一所制备AZ31表面疏水耐蚀膜层在O.l m/LNaCl 溶液中的动电位极化曲线图。
图4为本发明实施例四Mg-Mn-Ce镁合金经微弧氧化处理后表面呈超 亲水状态的蒸馏水静态接触角图片。
图5为本发明实施例四Mg-Mn-Ce镁合金经疏水化复合处理后表面呈 超疏水状态的蒸馏水静态接触角图片。
图6为本发明实施例四所制备Mg-Mn-Ce表面超疏水耐蚀膜层在3.5 %NaCl溶液中的动电位极化曲线图。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。 实施例一
实施工件为Mg-Al-Zn系AZ31镁合金板材，尺寸为50x30x1.5 (mm)，
利用微弧氧化与有机镀膜技术相结合的镁合金表面疏水化复合处理方法具体包括以下步骤及工艺条件
步骤一微弧氧化制备微纳多孔超亲水表面
(1) 镁合金工件预处理
用120#、 360 #、 80(^砂纸对AZ31镁合金工件进行打磨，放于丙酮 溶液中超声波清洗10min，以除去油污，取出冷风吹干待用；
(2) 微弧氧化处理 将前处理好的镁合金工件作为工作电极，两电极均为工作电极并同时
成膜，以交流恒压方式进行微弧氧化处理，电解液配方为碱性复合电解液 体系，其中硅酸钠30g/L、碳酸钠10g/L、四硼酸钠10g/L、酒石酸钠IO g/L、氢氧化钠10g/L、轻质氧化镁lg/L、三氧化二铝2g/L、表面活性剂 聚乙二醇2g/L、三乙醇胺10mL/L、丙三醇5 mL/L;微弧氧化电压为180 V,频率为50Hz，电解液温度控制在30 50 °C，微弧氧化处理时间为40 min;两电极同时微弧氧化成膜后，镁合金工件用自来水、蒸馏水、无水 乙醇依次清洗，最后用热风吹干待用，即获得微纳多孔超亲水表面。 步骤二有机镀膜疏水化处理
(1) 配置有机镀膜电解质溶液
选取含硫醇基一SH的三嗪硫醇有机化合物钠盐5 mmol/L，其分子式 为C3N3S2HNa-N(CH3(CH2)5)2及0.15 mol/L的支持电解质NaOH，由蒸馏 水配置成有机镀膜电解质溶液；
(2) 有机镀膜
将微弧氧化处理后的镁合金工件，无需再处理，直接以三电极方式放 入配制好的电解质溶液中进行有机镀膜；采用循环伏安法有机镀膜，循环 扫描速率为20 mV/s，循环次数为3次，镀膜温度为室温；镀膜结束取出后，工件用自来水、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，用热风吹干后放入干燥
箱中80'C干燥30min，即获得具有疏水、耐蚀性能良好的复合功能膜层。 镁合金工件微弧氧化处理后表面呈超亲水状态如图l所示，经以上步 骤疏水化处理后，镁合金工件表面所获得的复合功能膜层厚度为6.5 pin， 表面手感光滑细腻，表面与蒸馏水的静态接触角为113.7±0.1°如图2所 示，表现为疏水性能；如图3及表1所示，微弧氧化膜经有机镀膜疏水化 复合处理后，耐腐蚀性能有了进一步提高，相对未处理镁合金工件来说， 其在0.1 m/LNaCl溶液动中电位极化电位正移，腐蚀电流密度减小了 3个 数量级，极化后膜层极化区域未出现腐蚀点；在3.5 % NaCl溶液中浸泡 120 h后，表面未出现明显腐蚀，只有边缘局部出现腐蚀点，表现为良好 的耐腐蚀性能。
表l 复合处理前后AZ31镁合金在0.1 m/LNaCl溶液中的动电位极化 电化学参数
参数腐蚀电位腐蚀电流阳极塔菲尔常数阴极塔菲尔常数极化电阻
/corr(A/cm2)j^。(V/dec.)》c(V/dec.)，)
基体—1.4792.12xl0一50.0550.1337.97x102
微弧氧化膜—1.3662.64xl0一70.0970.1641.01xl05
疏水化复合膜—0.3343.03xlO一80.0490.0734.24x105
实施例二
实施工件为Mg-Al-Zn系AZ31镁合金板材，尺寸为50x30x1.5 (mm)，
利用微弧氧化与有机镀膜技术相结合的镁合金表面疏水化复合处理方法
具体包括以下步骤及工艺条件
步骤一微弧氧化制备微纳多孔超亲水表面(1) 镁合金工件预处理
用120#、 360 #、 80(^砂纸对AZ31镁合金工件进行打磨，放于丙酮 溶液中超声波清洗10min，以除去油污，取出冷风吹干待用；
(2) 微弧氧化处理
将前处理好的镁合金工件作为工作电极，两电极均为工作电极并同时 成膜，以交流步增恒压方式进行微弧氧化处理，电解液配方为碱性复合电 解液体系，其中硅酸钠10g/L、碳酸钠30g/L、四硼酸钠5g/L、酒石酸钠 5 g/L、氢氧化钠2 g/L、轻质氧化镁2 g/L、三氧化二铝5 g/L、表面活性剂 聚乙二醇10g/L、三乙醇胺10mL/L;微弧氧化电压为120 210 V，每隔 1 min步增10 V电压至210 V，保持1 min，频率60 Hz，电解液温度控制 在30 50'C，微弧氧化处理时间为10min;两电极同时微弧氧化成膜后， 镁合金工件用自来水、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，最后用热风吹干待用， 即获得微纳多孔超亲水表面。
步骤二有机镀膜疏水化处理
(1) 配置有机镀膜电解质溶液
选取含硫醇基一SH的三嗪硫醇有机化合物钠盐18 mmol/L，其分子式 为C3N3S2HNa-N(CH3(CH2)5)2及1.5 mol/L的支持电解质NaOH，由蒸馏水 配置成有机镀膜电解质溶液；
(2) 有机镀膜
将微弧氧化处理后的镁合金工件，无需再处理，直接以三电极方式放 入配制好的电解质溶液中进行有机镀膜；采用循环伏安法有机镀膜，循环 扫描速率为5mV/s，循环次数为1次，镀膜温度为室温；镀膜结束取出后， 工件用自来水、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，用热风吹干后放入干燥箱中80。C干燥30min，即得具有疏水、耐蚀性能良好的复合功能膜层。
镁合金工件微弧氧化处理后表面呈超亲水状态，经以上步骤疏水化处 理后，镁合金工件表面所获得的复合功能膜层厚度为10.8 pm，表面手感 光滑细腻，表面与蒸馏水的静态接触角为133.6±0.1° ，表现为疏水性能; 微弧氧化膜经有机镀膜疏水化处理后，耐腐蚀性能有了进一步提高，在3.5 。/。NaCl溶液中浸泡120h后，表面未出现明显腐蚀，表现为良好的耐腐蚀 性能。
实施例三
实施工件为Mg-Al-Zn系AZ31镁合金板材，尺寸为50x30x1.5 (mm)，
利用微弧氧化与有机镀膜技术相结合的镁合金表面疏水化复合处理方法 具体包括以下步骤及工艺条件-
步骤一微弧氧化制备微纳多孔超亲水表面
(1) 镁合金工件预处理
用120#、 360 #、 80(^砂纸对AZ31镁合金工件进行打磨，放于丙酮 溶液中超声波清洗10min，以除去油污，取出冷风吹干待用；
(2) 微弧氧化处理
将前处理好的镁合金工件作为工作电极，两电极均为工作电极并同时 成膜，以交流恒压方式进行微弧氧化处理，电解液配方为碱性复合电解液 体系，其中硅酸钠60g/L、碳酸钠45g/L、四硼酸钠15g/L、酒石酸钠20 g/L、氢氧化钠5 g/L、轻质氧化镁5 g/L、三氧化二铝1 g/L、表面活性剂 聚乙二醇15g/L、丙三醇20mL/L;微弧氧化电压为210V，频率70 Hz， 电解液温度控制在30 50 °C，微弧氧化处理时间为20 min;两电极同时 微弧氧化成膜后，镁合金工件用自来水、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，最后用热风吹干待用，即获得微纳多孔超亲水表面。 步骤二有机镀膜疏水化处理
(1) 配置有机镀膜电解质溶液
选取含硫醇基一SH的三嗪硫醇有机化合物钠盐0.5 mmol/L，其分子 式为C3N3S2HNa-N(CH3(CH2)5)2及0.8 mol/L的支持电解质NaOH，由蒸馏 水配置成有机镀膜电解质溶液；
(2) 有机镀膜
将微弧氧化处理后的镁合金工件，无需再处理，直接以三电极方式放 入配制好的电解质溶液中进行有机镀膜；采用循环伏安法有机镀膜，循环 扫描速率为50mV/s，循环次数为10次，镀膜温度为室温；镀膜结束取出 后，工件用自来水、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，用热风吹干后放入干燥 箱中80'C干燥30min，即获得具有疏水、耐蚀性能良好的复合功能膜层。
镁合金工件微弧氧化处理后表面呈超亲水状态，经以上步骤疏水化处 理后，镁合金工件表面所获得的复合功能膜层厚度为19.8 pm，表面手感 光滑细腻，表面与蒸馏水的静态接触角为119.2±0.1°表现为疏水性能； 微弧氧化膜经有机镀膜疏水化处理后，耐腐蚀性能有了进一步提高，在3.5 n/。NaCl溶液中浸泡120h后，表面未出现明显腐蚀，表现为良好的耐腐蚀 性能。
实施例四
实施工件为Mg-Mn系Mg-Mn-Ce镁合金板材，尺寸为50x30x4 (mm)，
利用微弧氧化与有机镀膜技术相结合的镁合金表面疏水化复合处理方法
具体包括以下步骤及工艺条件
步骤一微弧氧化制备微纳多孔超亲水表面(1) 镁合金工件预处理
用120#、 360 #、 80(^砂纸对Mg-Mn-Ce镁合金工件进行打磨，放于 丙酮溶液中超声波清洗10min，以除去油污，取出冷风吹干待用；
(2) 微弧氧化处理
将前处理好的镁合金工件作为工作电极，两电极均为工作电极并同时 成膜，以交流步增恒压方式进行微弧氧化处理，，电解液配方为碱性复合 电解液体系，其中硅酸钠43g/L、碳酸钠21g/L、四硼酸钠19g/L、酒石 酸钠23 g/L、氢氧化钠10 g/L、轻质氧化镁1 g/L、三氧化二铝2 g/L、表 面活性剂聚乙二醇5g/L、三乙醇胺10mL/L、丙三醇10mL/L;微弧氧化 电压为120 180V，每隔1 min步增10 V电压至180 V，保持5 min，频 率50Hz，电解液温度控制在30 5(TC，微弧氧化处理时间为11 min;两 电极同时微弧氧化成膜后，镁合金工件用自来水、蒸馏水、无水乙醇依次 清洗，最后用热风吹干待用，即得微纳多孔超亲水表面。
步骤二有机镀膜疏水化处理
(1) 配置有机镀膜电解质溶液
选取含氟取代基团的三嗪硫醇有机化合物钠盐1 mmol/L，其分子式为 C3N3S2HNa-N(CH2CH=CH2)C2H4(CF2)7CF3及0.1 mol/L的支持电解质 Na2C03，由蒸馏水配置成有机镀膜电解质溶液；
(2) 有机镀膜
将微弧氧化处理后的镁合金工件，无需再处理，直接以三电 方式放 入配制好的电解质溶液中进行有机镀膜；采用恒电流法有机镀膜，电流密 度为0.1 mA/cm2，镀膜时间为20min，镀膜温度为室温；镀膜结束取出后， 用自来水、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，用热风吹干后放入干燥箱中80 °C干燥lh,即得具有超疏水、耐蚀性能良好的复合功能膜层。
镁合金工件微弧氧化处理后表面呈超亲水状态如图4所示，经以上步
骤超疏水化处理后，镁合金工件表面所获得的复合功能膜厚度为11.6 (im， 表面手感光滑细腻，表面与蒸馏水的静态接触角可达173.3±0.1°如图5 所示，表现为良好的超疏水性能；如图6及表2所示，微弧氧化膜经有机 镀膜超疏水化处理后，耐腐蚀性能有了进一步提高，相对未处理镁合金工 件来说，其在3.5n/。NaCl溶液中动电位极化电位正移，腐蚀电流密度减小 了 3个数量级，表现为良好的耐腐蚀性能。
表2复合处理前后Mg-Mn-Ce镁合金在3.5 % NaCl溶液中的动电位
极化电化学参数
参数腐蚀电位腐蚀电流阳极塔菲尔常数阴极塔菲尔常数极化电阻
KV)/corr(A/cm2)^。(V/dec.)-c(V/dec.)，)
基体-1.5624.09x10_50.0420.1493.48x102
微弧氧化膜—1.5340.0590.1404.37x104
疏水化复合膜—1.5116.42x10_80.0670.1112.83x105
实施例五
实施工件为Mg-Mn系Mg-Mn-Ce镁合金板材，尺寸为50x30x4 (mm)，
利用微弧氧化与有机镀膜技术相结合的镁合金表面疏水化复合处理方法 具体包括以下步骤及工艺条件
步骤一微弧氧化制备微纳多孔超亲水表面
(1)镁合金工件预处理
用120#、 360 #、 800^砂纸对Mg-Mn-Ce镁合金工件进行打磨，放于 丙酮溶液中超声波清洗10min，以除去油污，取出冷风吹干待用；(2)微弧氧化处理
将前处理好的镁合金工件作为工作电极，两电极均为工作电极并同时 成膜，以交流恒压方式进行微弧氧化处理，电解液配方为碱性复合电解液
体系，其中硅酸钠8 g/L、碳酸钠45 g/L、四硼酸钠5 g/L、酒石酸钠5 g/L、 氢氧化钠2g/L、轻质氧化镁2g/L、三氧化二铝5g/L、表面活性剂聚乙二 醇2g/L、三乙醇胺20mL/L;微弧氧化电压为180 V，频率70 Hz，电解 液温度控制在30 50 °C，微弧氧化处理时间为40 min;两电极同时微弧 氧化成膜后，镁合金工件用自来水、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，最后用 热风吹干待用，即获得微纳多孔超亲水表面。 步骤二有机镀膜疏水化处理
(1) 配置有机镀膜电解质溶液
选取含氟取代基团的三嗪硫醇有机化合物钠盐10 mmol/L，其分子式 为C3N3S2HNa-N(CH2CH=CH2)C2H4(CF2)7CF3及2 mol/L的支持电解质 Na2C03，由蒸馏水配置成有机镀膜电解质溶液；
(2) 有机镀膜
将微弧氧化处理后的镁合金工件，无需再处理，直接以三电极方式放 入配制好的电解质溶液中进行有机镀膜；采用恒电流法有机镀膜，电流密 度为8mA/cm2，镀膜时间为5min，镀膜温度为室温；镀膜结束取出后， 用自来水、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，用热风吹干后放入干燥箱中80 °C 干燥lh，即得具有超疏水、耐蚀性能良好的复合功能膜层。
镁合金工件微弧氧化处理后表面呈超亲水状态，经以上步骤超疏水化 处理后，镁合金工件表面所获得的复合功能膜厚度为7.8 nm，表面手感光 滑细腻，表面与蒸馏水的静态接触角可达162.5±0.1° ，表现为良好的超疏水性能；微弧氧化膜经有机镀膜超疏水化处理后，耐腐蚀性能有了进一步提高，相对未处理镁合金工件来说，其在3.5。/。NaCl溶液中动电位极化电位正移，腐蚀电流密度减小了3个数量级，表现为良好的耐腐蚀性能。实施例六
实施工件为Mg-Mn系Mg-Mn-Ce镁合金板材，尺寸为50x30x4 (mm)，
利用微弧氧化与有机镀膜技术相结合的镁合金表面疏水化复合处理方法
具体包括以下步骤及工艺条件
步骤一微弧氧化制备微纳多孔超亲水表面
(1) 镁合金工件预处理
用120 #、 360 #、 80(^砂纸对Mg-Mn-Ce镁合金工件进行打磨，放于丙酮溶液中超声波清洗10min,以除去油污，取出冷风吹干待用；
(2) 微弧氧化处理
将前处理好的镁合金工件作为工作电极，两电极均为工作电极并同时成膜，以交流步增恒压方式进行微弧氧化处理，电解液配方为碱性复合电解液体系，其中硅酸钠80g/L、碳酸钠10g/L、四硼酸钠12g/L、酒石酸钠8 g/L、氢氧化钠6 g/L、轻质氧化镁5 g/L、三氧化二铝1 g/L、表面活性剂聚乙二醇15g/L、丙三醇20mL/L;微弧氧化电压为120 220 V，每隔lmin步增10V电压至210V，保持5 min，频率60Hz，电解液温度控制在30 5(TC，微弧氧化处理时间为15 min;两电极同时微弧氧化成膜后，镁合金工件用自来水、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，最后用热风吹干待用，即获得微纳多孔超亲水表面。
步骤二有机镀膜疏水化处理
(1)配置有机镀膜电解质溶液选取含氟取代基团的三嗪硫醇有机化合物钠盐20 mmol/L，其分子式为C3N3S2HNa-N(CH2CH=CH2)C2H4(CF2)7CF3及8 mol/L的支持电解质Na2C03,由蒸馏水配置成有机镀膜电解质溶液；
(2)有机镀膜
将微弧氧化处理后的镁合金工件，无需再处理，直接以三电极方式放入配制好的电解质溶液中进行有机镀膜；采用恒电流法有机镀膜，电流密度为2mA/cm2，镀膜时间为60min,镀膜温度为室温；镀膜结束取出后，用自来水、蒸馏水、无水乙醇依次清洗，用热风吹干后放入干燥箱中80 °C干燥lh，即得具有超疏水、耐蚀性能良好的复合功能膜层。
镁合金工件微弧氧化处理后表面呈超亲水状态，经以上步骤超疏水化处理后，镁合金工件表面所获得的复合功能膜厚度为22.5 pm，表面手感光滑细腻，表面与蒸馏水的静态接触角可达169.8±0.1° ，表现为良好的超疏水性能；微弧氧化膜经有机镀膜超疏水化处理后，耐腐蚀性能有了进一步提高，相对未处理镁合金工件来说，其在3.5MNaCl溶液中动电位极化电位正移，腐蚀电流密度减小了 3个数量级，表现为良好的耐腐蚀性能。
权利要求
1、一种镁合金表面疏水化复合处理方法，其特征在于该复合处理方法采用微弧氧化与有机镀膜技术相结合，具体包括以下步骤及工艺条件步骤一微弧氧化制备微纳多孔超亲水表面将经常规预处理后的镁合金工件在碱性复合电解液体系中进行微弧氧化处理，其电解液温度控制在30～50℃，微弧氧化处理时间为5～60min；经两电极同时成膜的镁合金工件获得微纳多孔超亲水表面；所述微弧氧化采用交流恒压或交流步增恒压，电压为120～250V、频率为45～70Hz；步骤二有机镀膜疏水化处理(1)配制有机镀膜电解质溶液有机镀膜电解质溶液是由蒸馏水配置而成，含三嗪硫醇有机化合物盐0.1～20mmol/L、支持电解质0.01～10mol/L，所述支持电解质是指NaOH或Na2CO3；(2)有机镀膜将微弧氧化处理后的镁合金工件，直接以三电极方式放入上述电解质溶液中进行有机镀膜，有机镀膜采用恒电流法或采用循环伏安法；有机镀膜后的镁合金工件放入干燥箱中干燥，即获得具有疏水耐蚀或超疏水耐蚀的功能膜层。
2、 根据权利要求1所述的一种镁合金表面疏水化复合处理方法，其特征在于所述微弧氧化碱性复合电解液体系为以蒸馏水或去离子水配置，体系含硅酸盐6 80 g/L、碳酸盐10 45g/L、四硼酸盐5 20 g/L、酒石酸盐5 25g/L、氢氧化钠l 10g/L、轻质氧化镁l 5g/L、三氧化二铝1 5 g/L、表面活性剂聚乙二醇1 15 g/L和三乙醇胺2 20 mL/L或丙三醇2 20 mL/L。
3、 根据权利要求1所述的一种镁合金表面疏水化复合处理方法，其特征在于所述恒电流法有机镀膜，其工艺条件为电流密度为0.05 10mA/cm2，镀膜时间为5 90min，镀膜温度为室温；所述循环伏安法有机镀膜，其工艺条件为循环扫描速率为1 50mV/s，循环次数为1 10次，镀膜温度为室温。
4、 根据权利要求1所述的一种镁合金表面疏水化复合处理方法，其特征在于所述三嗪硫醇有机化合物盐为含硫醇基一SH或氟取代基团的三嗪硫醇有机化合物盐。
5、 根据权利要求1或4所述的一种镁合金表面疏水化复合处理方法，其特征在于所述制备疏水耐蚀的功能膜层时，含硫醇基一SH的三嗪硫醇有机化合物盐为含硫醇基一SH的三嗪硫醇有机化合物钠盐，其分子式为C3N3S2HNa-N(CH3(CH2)5)2;所述支持电解质为NaOH。
6、 根据权利要求1或4所述的一种镁合金表面疏水化复合处理方法，其特征在于所述制备超疏水耐蚀的功能膜层时，含氟取代基团的三嗪硫醇有机化合物盐为含氟取代基团的三嗪硫醇有机化合物钠盐，其分子式为C3N3S2HNa-N(CH2CH=CH2)C2H4(CF2)7CF3;所述支持电解质为Na2C03。
全文摘要
本发明公开一种利用微弧氧化与有机镀膜技术相结合的镁合金表面疏水化复合处理方法。该方法包括微弧氧化制备微纳多孔超亲水表面；有机镀膜疏水化处理。本发明构造出具有疏水及超疏水功能特性同时具有优良耐蚀性能的微纳多孔复合结构膜，根据实际需求，复合结构膜层与蒸馏水的静态接触角达110～174°之间可控；厚度为2～30μm可控；在3.5％NaCl及0.1m/L NaCl溶液中的动电位极化特性，电位正移，腐蚀电流密度均减小了3个数量级。本发明可适用于大面积镁合金工件的防腐蚀、防污、防水，也适用于轻量化的镁合金精密产品外壳中，拓宽镁合金的应用领域。本发明工艺简便、周期短、成本低，易于工业化生产。
文档编号C25D11/30GK101654801SQ20091019220
公开日2010年2月24日 申请日期2009年9月9日 优先权日2009年9月9日
发明者刘应辉, 康志新, 李元元, 芬 王, 赖晓明, 明 邵, 雁 龙 申请人:华南理工大学