一种防止海洋大气腐蚀金属的防护方法
【专利摘要】本发明涉及金属的大气腐蚀防护方法，具体涉及防止海洋大气腐蚀金属的防护方法。采用阳极氧化-表面修饰两步法在金属表面形成能够使液滴自发从其表面弹起的具有纳米棒结构的氧化铝膜，进而阻止液滴在其表面的形成和存在，即降低基体金属发生大气腐蚀的概率。本发明操作简单易行，不需要昂贵的设备，所用试剂无环境危害。
【专利说明】一种防止海洋大气腐蚀金属的防护方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属的大气腐蚀防护方法，具体涉及防止海洋大气腐蚀金属的防护方法。
【背景技术】
[0002]大气腐蚀是金属在自然环境中最普遍的一种腐蚀形式。在一定的相对湿度下，大气中的水气在金属表面上凝聚或吸附成水膜是造成金属大气腐蚀的主要原因之一。在影响材料大气腐蚀的环境因素中，固体沉积物的作用最为突出。沉积的固体颗粒会增强水蒸气的凝聚或吸附进而形成液滴。液滴的形成为大气腐蚀的进行提供了必要的条件。一般认为大气腐蚀速率与材料表面的润湿时间有关，润湿时间越长，腐蚀速率越大。因此抑制液滴在材料表面的形成，降低材料的润湿时间，是控制大气腐蚀的有效手段。
[0003]在实际海洋环境中，通常采用表面覆盖层的方法来阻止大气腐蚀，例如涂层，镀锌层等。这些表面覆盖层的大气腐蚀防护机制是通过将液滴与基体隔离开，降低腐蚀发生的可能。但是，在实际大气环境中，液滴会在覆盖层表面形成。尽管覆盖层可以在一定程度上阻止液滴与基体接触，但是，在长期使用过程中，液滴依然会通过毛细作用向覆盖层内部渗入，最终会侵蚀基体。因此，设计一种可以阻止液滴在其表面形成或稳定存在的功能性表面，可以从根本上防止液滴对基体的腐蚀作用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种海洋大气腐蚀金属的防护方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用技术方案为:
[0006]一种防止海洋大气腐蚀金属的防护方法，采用阳极氧化-表面修饰两步法在金属表面形成能够使液滴自发从其表面弹起的具有纳米棒结构的氧化铝膜，进而阻止液滴在其表面的形成和存在，即降低基体金属发生大气腐蚀的概率。
[0007]具体制备过程包括:
[0008](I)表面前处理:以清洗后的试样为阳极、不锈钢为阴极，在0_2°C的20-25vol.%的高氯酸的乙醇溶液中进行表面前处理，电压为20-25V直流电压，处理时间为1-2分钟；
[0009](2)表面阳极氧化处理:以经前处理后的试样金属为阳极，不锈钢电极为阴极，在0.1-0.3M乙二酸的水溶液中，采用阳极氧化方式在金属表面制备具有纳米棒结构的膜，两电极间在室温下施加100-150V直流电压，氧化时间为1-2分钟；
[0010](3)表面修饰:将上述处理后试样浸泡在含0.1-1% (体积百分比)的十三氟癸基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中浸泡20-25分钟，取出后在150-200°C环境中处理5_10分钟。
[0011]所述试样依次用乙醇、去离子水清洗，而后经氮气吹干待用。
[0012]所述试样为纯铝或表面覆盖铝镀层的金属试样。
[0013]所述金属为铁、铜、镁、锌中的一种或几种。
[0014]本发明所具有的优点:
[0015]本发明利用液滴在具有特殊微观结构表面，相邻的两个液滴在合并过程中会发生自弹跳的特性，降低液滴在其表面存在的概率，进而起到大气腐蚀防护的作用。
[0016]通过本发明的方式制备所得的具有纳米棒结构的表面，表面的液滴在合并过程中会从表面弹起，降低液滴在超疏水表面的覆盖度，进而阻止大气腐蚀发生。本发明不需要大型设备，不会对环境造成污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为冷凝液滴在未经处理铝表面生长过程图；
[0018]图2为冷凝液滴在经本发明实施例处理后铝表面的生长过程图。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
[0020](I)试样表面清洗:依次用乙醇、去离子水清洗纯铝试样表面，而后氮气吹干待用；
[0021](2)表面前处理:以清洗后纯铝试样为阳极、不锈钢为阴极，在2°C的20vol.%的高氯酸的乙醇溶液中进行表面前处理，电压为20V直流电压，处理时间为I分钟；
[0022](3)表面阳极氧化处理:以经前处理后的铝试样为阳极，不锈钢电极为阴极，在0.3M乙二酸的水溶液中，采用阳极氧化方式在金属表面制备具有纳米棒结构的膜，两电极间施加100V直流电压，氧化时间为I分钟，温度为室温；
[0023](4)表面修饰:将上述处理后试样浸泡在含0.1 % (体积百分比)的十三氟癸基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中浸泡20分钟，取出后在150°C环境中处理10分钟；
[0024]图1为冷凝液滴在未经过处理铝表面的生长过程，图2为冷凝液滴在经本本发明实施例处理后铝表面的生长过程图。对比二者可见，在未经处理铝表面，液滴不断生长并合并为大的液滴，并覆盖在表面。而在处理后的铝表面，液滴在合并过程中会从表面弹起并脱离(如图中圈内的液滴所示)，进而降低大气腐蚀在金属试样上发生的概率，有效防止基体的腐蚀。
[0025]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种防止海洋大气腐蚀金属的防护方法，其特征在于: 采用阳极氧化-表面修饰两步法在金属表面形成能够使液滴自发从其表面弹起的具有纳米棒结构的氧化铝膜，进而阻止液滴在其表面的形成和存在，即降低基体金属发生大气腐蚀的概率。
2.按权利要求1所述的一种防止海洋大气腐蚀金属的防护方法，其特征在于: 具体制备过程包括: (1)表面前处理:以清洗后的试样为阳极、不锈钢为阴极，在0-2°C的20-25vol.%的高氯酸的乙醇溶液中进行表面前处理，电压为20-25V直流电压，处理时间为1-2分钟； (2)表面阳极氧化处理:以经前处理后的试样金属为阳极，不锈钢电极为阴极，在0.1-ο.3M乙二酸的水溶液中，采用阳极氧化方式在金属表面制备具有纳米棒结构的膜，两电极间在室温下施加100-150V直流电压，氧化时间为1-2分钟； (3)表面修饰:将上述处理后试样浸泡在含0.1-1% (体积百分比)的十三氟癸基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中浸泡20-25分钟，取出后在150-200°C环境中处理5_10分钟。
3.按权利要求1所述的一种防止海洋大气腐蚀金属的防护方法，其特征在于: 所述试样依次用乙醇、去离子水清洗，而后经氮气吹干待用。
4.按权利要求1、2或3所述的一种防止海洋大气腐蚀金属的防护方法，其特征在于:所述试样为纯铝或表面覆盖铝镀层的金属试样。
5.按权利要求4所述的一种防止海洋大气腐蚀金属的防护方法，其特征在于:所述金属为铁、铜、镁、锌中的一种或几种。
【文档编号】C25D11/04GK104451814SQ201410720061
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月1日 优先权日:2014年12月1日
【发明者】王鹏, 张盾, 陆洲 申请人:中国科学院海洋研究所