本發(fā)明屬于金屬表面防護(hù)處理，具體涉及一種鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鎂及鎂合金作為21世紀(jì)的綠色工程材料，具有密度小(1.8g/cm3)，強(qiáng)度高，彈性模量大，散熱好，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有機(jī)物和堿性的腐蝕性能好，導(dǎo)電導(dǎo)熱性、阻尼性好等特點(diǎn)，是航空航天、汽車、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域不可或缺的重要基礎(chǔ)材料。但是，鎂合金具有很高的化學(xué)和電化學(xué)活性以及極低的標(biāo)準(zhǔn)電極電位，所以其腐蝕問題是阻礙鎂合金發(fā)展的首要和核心問題。

2、目前，提高鎂合金的耐腐蝕性能的方法主要有兩種。第一種是提高鎂合金的本體耐蝕性，如提高合金純度，減少合金中有害雜質(zhì)；第二種是采用表面處理技術(shù)，人為的使基體金屬表面形成一層隔絕膜，直接阻隔基體金屬與外界環(huán)境介質(zhì)的接觸，如比較成熟的陽極氧化膜、微弧氧化膜(mao)，但是由于其疏松多孔的特性，鎂合金本體很容易受到點(diǎn)蝕，從而耐蝕性較差。再如在鎂合金上，還有一些不成熟的物理氣相沉積(pvd)等技術(shù)，由于其鍍層與鎂基體的相對(duì)電極電位相差很大，鍍層柱狀晶難以消除等特點(diǎn)，其薄膜對(duì)于鎂合金的耐蝕性提高并不大，甚至有時(shí)還會(huì)降低。

3、金屬有機(jī)框架(metal-organic?frameworks,mofs)，是指金屬團(tuán)簇與o、n等有機(jī)配體相互作用形成的多孔結(jié)構(gòu)；它們以其極高的比表面積、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性而聞名。近年來，一些mofs因其優(yōu)異的水穩(wěn)定性而受到高度贊揚(yáng)，并引起了防腐領(lǐng)域的興趣。mofs具有令人滿意的防腐蝕性能，主要是由于mofs顆粒作為添加劑集成在聚合物基體中。mofs顆粒的應(yīng)用可以拓寬其在表面保護(hù)涂層領(lǐng)域的應(yīng)用前景，但這種方法容易受到mofs晶體相容性的限制，導(dǎo)致mofs在涂層制備過程中的分散穩(wěn)定性較差。因此，長(zhǎng)時(shí)間暴露于腐蝕性介質(zhì)中會(huì)形成一個(gè)弱界面，從而允許腐蝕性離子擴(kuò)散。此外，現(xiàn)有技術(shù)中直接用水熱法只能制備mofs粉末，而無法在鎂合金表面直接成膜，這大大限制了其應(yīng)用，即mofs防腐材料的應(yīng)用仍然面臨著由于其結(jié)合力差且無法成膜的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層的制備方法，旨在解決現(xiàn)有mofs在鎂合金腐蝕防護(hù)方面應(yīng)用不夠廣泛，制備原料種類多，安全、環(huán)保和節(jié)能性能欠佳等的問題。本發(fā)明還提供了該鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層在航空航天、汽車、醫(yī)療器械，3c數(shù)碼等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層的制備方法，包括如下步驟：

4、1)將鎂合金浸入微弧氧化生長(zhǎng)液中進(jìn)行微弧氧化處理，得到覆有mao層的鎂合金；

5、2)將覆有mao層的鎂合金浸入原位生長(zhǎng)液中進(jìn)行原位水熱反應(yīng)，清洗干燥，得到覆有ce-mof膜層的鎂合金，即鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層。

6、在某些具體的實(shí)施例中，其中所述微弧氧化生長(zhǎng)液為包括十二水磷酸三鈉0.03-0.06m、氫氧化鈉0.1-0.3m的水溶液。

7、在某些具體的實(shí)施例中，所述微弧氧化處理的工藝參數(shù)為：微弧化生長(zhǎng)液的溫度為5-10℃，反應(yīng)電壓為300-400v，以及反應(yīng)時(shí)間為2-8min。

8、在某些具體的實(shí)施例中，所述原位生長(zhǎng)液為包括六水硝酸鈰0.2～0.4mm、對(duì)苯二甲酸0.3～0.5mm的水溶液。

9、在某些具體的實(shí)施例中，所述原位水熱反應(yīng)的工藝參數(shù)為：反應(yīng)溫度為110-130℃，反應(yīng)時(shí)間為8-16h。

10、在某些具體的實(shí)施例中，所述原位水熱反應(yīng)的工藝參數(shù)為：反應(yīng)溫度為120-130℃，反應(yīng)時(shí)間為10-14h。

11、在某些具體的實(shí)施例中，還包括對(duì)鎂合金進(jìn)行微弧氧化處理前進(jìn)行打磨處理，具體為：將鎂合金基體先進(jìn)行打磨處理，然后在對(duì)打磨處理后的鎂合金基體進(jìn)行去脂除油。

12、進(jìn)一步，其中所述去脂除油工序中采用的去脂除油溶液按質(zhì)量體積濃度計(jì)，其為包括氫氧化鈉40g/l，碳酸鈉25g/l，磷酸鈉40g/l的水溶液。

13、進(jìn)一步，所述打磨處理具體為：分別使用150、600、800、1200、2000#砂紙對(duì)鎂合金基體進(jìn)行打磨，并采用酒精進(jìn)行超聲清洗后干燥。

14、一種前述制備方法制備得到的鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層在航空航天、汽車、醫(yī)療器械和3c數(shù)碼領(lǐng)域中的應(yīng)用。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

16、1)本申請(qǐng)所提供的鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層的制備方法，通過采用特定組分的微弧氧化生長(zhǎng)液，其組分簡(jiǎn)單易得，大大縮短了微弧氧化處理的時(shí)間，僅需2-8min，大大提高了生產(chǎn)效率；同時(shí)在制備ce-mof膜層時(shí)，以水溶液為介質(zhì)，溫度低且反應(yīng)時(shí)間短，使得該生產(chǎn)更加安全、環(huán)保和節(jié)能；

17、2)本發(fā)明所提供的鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層的制備方法，通過先對(duì)鎂合金進(jìn)行微弧氧化處理，再對(duì)經(jīng)過微弧氧化處理后的鎂合金采用傳統(tǒng)的反應(yīng)釜一步水熱法進(jìn)行原位生長(zhǎng)反應(yīng)，得到均勻致密的ce-mof膜層；整個(gè)制備過程所用試劑簡(jiǎn)單，容易獲得，對(duì)環(huán)境無污染，整體工藝簡(jiǎn)單且綠色環(huán)保，可以滿足工業(yè)發(fā)展與大批生產(chǎn)的需求，可進(jìn)一步擴(kuò)大鎂合金的應(yīng)用范圍。且采用傳統(tǒng)的一步水熱法，反應(yīng)條件溫和，工藝穩(wěn)定；使得本發(fā)明的制備方法技術(shù)更成熟、具有更節(jié)能、更具有工業(yè)生產(chǎn)實(shí)用性、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，為工業(yè)化生產(chǎn)提供了新的技術(shù)路線；

18、3)本發(fā)明制備得到的鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層，其為原位生長(zhǎng)，制備出的膜層結(jié)合牢固，以微弧氧化膜層為基底生長(zhǎng)的ce-mof具有好的結(jié)合力與成膜性，封閉了mao膜的孔隙，既引入了具有緩蝕抑制效果的稀土ce3+，也通過mofs的結(jié)構(gòu)增加了腐蝕離子進(jìn)入基體的難度，有效的阻隔并阻止外界的腐蝕性離子(如cl-等)對(duì)鎂基體的腐蝕，起到保護(hù)基體的作用；適合在航空航天、汽車、醫(yī)療器械、3c數(shù)碼等領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層的制備方法，其特征在于，其中所述微弧氧化生長(zhǎng)液為包括十二水磷酸三鈉0.03-0.06m、氫氧化鈉0.1-0.3m的水溶液。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層的制備方法，其特征在于，所述微弧氧化處理的工藝參數(shù)為：微弧化生長(zhǎng)液的溫度為5-10℃，反應(yīng)電壓為300-400v，以及反應(yīng)時(shí)間為2-8min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層的制備方法，其特征在于，所述原位生長(zhǎng)液為包括六水硝酸鈰0.2～0.4mm、對(duì)苯二甲酸0.3～0.5mm的水溶液。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層的制備方法，其特征在于，所述原位水熱反應(yīng)的工藝參數(shù)為：反應(yīng)溫度為110-130℃，反應(yīng)時(shí)間為8-16h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層的制備方法，其特征在于，還包括對(duì)鎂合金進(jìn)行微弧氧化處理前進(jìn)行預(yù)處理，具體為：將鎂合金基體先進(jìn)行打磨處理，然后在對(duì)打磨處理后的鎂合金基體進(jìn)行去脂除油。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層的制備方法，其特征在于，所述打磨處理具體為：分別使用150、600、800、1200、2000#砂紙對(duì)鎂合金基體進(jìn)行打磨，并采用酒精進(jìn)行超聲清洗后干燥。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層的制備方法，其特征在于，其中所述去脂除油工序中采用的去脂除油溶液按質(zhì)量體積濃度計(jì)，其為包括氫氧化鈉40g/l，碳酸鈉25g/l，磷酸鈉40g/l的水溶液。

9.一種權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)制備方法制備得到的鎂合金微弧氧化膜表面ce-mof膜層在航空航天、汽車、醫(yī)療器械和3c數(shù)碼領(lǐng)域中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種鎂合金微弧氧化膜表面Ce?MOF膜層的制備方法，包括如下步驟：1)將鎂合金浸入微弧氧化生長(zhǎng)液中進(jìn)行微弧氧化處理，得到覆有MAO層的鎂合金；2)將覆有MAO層的鎂合金浸入原位生長(zhǎng)液中進(jìn)行原位水熱反應(yīng)，清洗干燥，得到覆有Ce?MOF膜層的鎂合金。本發(fā)明通過先對(duì)鎂合金進(jìn)行微弧氧化處理，再對(duì)經(jīng)過微弧氧化處理后的鎂合金采用傳統(tǒng)的反應(yīng)釜一步水熱法進(jìn)行原位生長(zhǎng)反應(yīng)，得到均勻致密的Ce?MOF膜層，該膜層結(jié)合牢固，以微弧氧化膜層為基底生長(zhǎng)的Ce?MOF具有好的結(jié)合力與成膜性，具有優(yōu)異的耐腐蝕性能；且整個(gè)制備過程所用試劑簡(jiǎn)單，容易獲得，對(duì)環(huán)境無污染，整體工藝簡(jiǎn)單且綠色環(huán)保，可以滿足工業(yè)發(fā)展與大批生產(chǎn)的需求。

技術(shù)研發(fā)人員：吳量,陳勇花,史永安,汪安,王陽陽,姚文輝,袁媛,潘復(fù)生
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14