本發明涉及一種超疏水鎂合金表面的制備方法，屬于金屬表面處理領域。

背景技術：

鎂合金具有質量輕、比強度高，抗電磁干擾及屏蔽性好、易于加工等特點，在數碼通訊、航空航天和建筑等行業有著廣泛的應用。但鎂合金性質活潑，大氣環境中易于氧化腐蝕，對生產加工產生影響，故需要對其表面進行處理，以提高使用性能。超疏水表面具有良好的防污自潔、防腐蝕、防結冰，降低表面阻力等性能，制備鎂合金材料超疏水表面對于提高鎂合金材料的性能具有重要意義。

超疏水表面是水接觸角大于150°且滾動角小于10°的表面，制備超疏水表面常規的兩種方法：一是具有低表面能的材料表面形成微納粗糙結構；二是使用具有低表面能的化學物質對已有的粗糙結構進行修飾。對鎂合金這種表面活性大并且表面能較大的材料而言則一般需要通過化學或物理方法處理得到表面微納粗糙結構進而進行低表面能物質的再修飾過程從而得到預期的超疏水性能。專利CN 105648431 A公開了經醋酸酸洗后在十二烷基硫酸鈉和氫氧化鈉混合水溶液中水熱處理得到微納多級結構的超疏水表面的方法，而氫氧化鈉作為強堿會與鎂合金反應，所以要嚴格控制酸堿度，否則會腐蝕鎂合金基體，同時這種方法的反應時間要4-6h；專利CN104250813A公開進行點化學鍍鎳處理之后放入硬脂酸乙醇溶液中修飾得到超疏水表面的方法，但此方法需要進行電鍍鎳，對初始材料表面的要求較高，不適用于不同形狀結構的鎂合金超疏水處理；CN 105297011 A公開化學鍍鎳后在含硝酸鈰和硬脂酸的無水電沉積溶液中進行電沉積反應得到超疏水表面的方法，然而化學鍍鎳溶液復雜且熱力學體系不穩定。而且以上的三種方法都進行了腐蝕加修飾的兩步反應。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種超疏水鎂合金表面的制備方法，該方法將兩步合為一步，同時采用霧化的方法，可以更簡單高效的處理大面積、大體積的材料，甚至可以對運行中的設備表面進行處理，具體包括以下步驟：

（1）將鎂合金進行前處理，去除表面的油污及氧化層；

（2）將經前處理后的鎂合金置于霧化的混合溶液B中，進行快速氧化與低表面能處理的同步處理；

（3）將經同步處理后的鎂合金用質量濃度為99%乙醇沖洗并吹干；

所述混合溶液B的配制方法為：將NaCl溶于水和無水乙醇的混合溶劑（按任意比例混合）中得到混合溶液A，混合溶液A中NaCl的質量百分比濃度為5-7%，然后將十七氟葵基三乙氧基硅烷逐滴滴入到混合溶液A中并充分混合得到混合溶液B，混合溶液B中十七氟葵基三乙氧基硅烷的質量百分比濃度為0.5~1%。

本發明步驟（1）中前處理過程為：采用砂紙去除鎂合金表面氧化層及部分油污，依次使用丙酮和乙醇在40KHZ的頻率下超聲清洗10分鐘，取出后使用電吹風吹干。

本發明步驟（2）中噴霧壓力為90-100 kPa，溫度為30-35℃，同步處理時間30-120 min。

本發明所述方法對于各種成分的鎂合金均適用。

本發明的有益效果：

（1）本發明所述方法可在大小不同、形狀各異的鎂合金表面構建具有防污自潔和減阻等優異性能的層片狀微結構的超疏水表面。

（2）本發明所述方法具有條件簡單，操作便捷，制備高效等優點。

附圖說明

圖1為實施例1制備的鎂合金表面的SEM圖。

圖2為實施例1制備的鎂合金超疏水表面與水的接觸角光學圖。

圖3為實施例2制備的鎂合金表面的SEM圖。

圖4為實施例3制備的鎂合金表面的SEM圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明，但本發明的保護范圍并不限于所述內容。

實施例1

本實施例提供一種超疏水鎂合金表面的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）前處理：用400#SiC砂紙去除鎂合金（主要成分為Al 2.5%, Zn 0.6%, Mn 0.2%, Si 0.08%）表面氧化層及油污后，依次置于99%丙酮和99%乙醇中超聲10分鐘取出快速吹干。

（2）將前處理后的鎂合金進行混合溶液霧同步處理：將鎂片置于混合霧環境中（混合溶液配制方法為：將NaCl溶于水和無水乙醇的混合溶劑中得到混合溶液A，混合溶液A中NaCl的質量百分比濃度為5%，然后將十七氟葵基三乙氧基硅烷逐滴滴入到混合溶液A中并充分混合得到混合溶液B，十七氟葵基三乙氧基硅烷的加入量為混合溶液質量濃度的0.6%），反應溫度為35℃、噴霧壓力100 kPa的混合霧試驗箱內同步處理30 min后取出。

（3）將經同步處理后的鎂合金用質量濃度為99%乙醇沖洗并吹干可獲得如圖1所示的表面形貌。如圖1，該表面有微米量級的粗糙結構，同時在這些微米量級的粗糙結構上，存在有大量明顯的層片狀納米結構，這樣的微納復合雙重結構為最終的超疏水提供了基礎。但如果只是這樣的微納復合雙重結構的鎂合金表面是親水的，是不能獲得超疏水的；而經同步處理后的所得鎂合金用表面靜態水接觸角150.6°，滾動角7°（如圖2），表明該微納復合雙重結構的表面存在有修飾劑，且由于該表面與經鹽霧單獨（不含修飾劑）腐蝕后的鎂合金表面形貌類似，所以該修飾劑應該是以單分子薄膜的形式存在于經同步處理后的鎂合金微納復合結構表面。

實施例2

本實施例提供一種超疏水鎂合金表面的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）前處理：用1200#SiC砂紙去除鎂合金（主要成分為Al 5.6%, Zn 0.2%, Mn 0.5%, Si 0.05%）表面氧化層及油污后，依次置于99%丙酮和99%乙醇中超聲10分鐘取出快速吹干。

（2）將前處理后的鎂合金進行混合溶液霧同步處理：將鎂片置于混合霧環境中（混合溶液配制方法為：將NaCl溶于水和無水乙醇的混合溶劑中得到混合溶液A，混合溶液A中NaCl的質量百分比濃度為6%，然后將十七氟葵基三乙氧基硅烷逐滴滴入到混合溶液A中并充分混合得到混合溶液B，十七氟葵基三乙氧基硅烷的加入量為混合溶液質量濃度的0.8%。）、溫度為32℃、噴霧壓力100 kPa的混合霧試驗箱內同步處理60min后取出。

（3）將經同步處理后的鎂合金用質量濃度為99%乙醇沖洗并吹干可獲得微米量級粗糙面上附著層片狀納米量級的微納復合雙重結構（如圖3），達到表面形成水接觸角152.5°，滾動角5°的超疏水鎂合金表面。

實施例3

本實施例提供一種超疏水鎂合金表面的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）前處理：用1200#SiC砂紙去除鎂合金（主要成分為Al 8.5%, Zn 0.6%, Mn 0.4%, Si 0.05%）表面氧化層及油污后，依次置于99%丙酮和99%乙醇中超聲10分鐘取出快速吹干。

（2）將前處理后的鎂合金進行混合溶液霧同步處理：將鎂片置于混合霧環境中（混合溶液配制方法為：將NaCl溶于水和無水乙醇的混合溶劑中得到混合溶液A，混合溶液A中NaCl的質量百分比濃度為7%，然后將十七氟葵基三乙氧基硅烷逐滴滴入到混合溶液A中并充分混合得到混合溶液B，十七氟葵基三乙氧基硅烷的加入量為混合溶液質量濃度的1%。）、溫度為30℃、噴霧壓力90 kPa的混合霧試驗箱內同步處理120 min后取出。

（3）將經同步處理后的鎂合金用質量濃度為99%乙醇沖洗并吹干可獲得微米量級粗糙面上附著層片狀納米量級的微納復合雙重結構（如圖4），達到表面形成水接觸角157.2°，滾動角5°的超疏水鎂合金表面。