一種銅合金表面緩蝕自組裝膜的製備方法
2023-06-03 13:27:21
一種銅合金表面緩蝕自組裝膜的製備方法
【專利摘要】本發明屬於金屬防腐蝕材料製備【技術領域】，涉及一種銅合金表面緩蝕自組裝膜的製備方法，先將銅合金表面依次用400、600、800、1000、1200、2000和3000目水磨砂紙打磨，在丙酮溶液中超聲清洗後用乙醇衝洗，得到衝洗後的銅合金；然後將衝洗後的銅合金放入除氧的4-10mmol/L的硫醇乙醇溶液中，在室溫下浸泡8-16小時，取出後用乙醇衝洗，氮氣吹乾，即得到銅合金表面緩蝕自組裝膜；其製備工藝簡單，原理科學易行，穩定性好，可靠性高，市場競爭力強，用於海水及鹽酸鹽、硫酸鹽等溶液中銅合金的腐蝕抑制，有效抑制銅合金基體的腐蝕，延長使用壽命，降低腐蝕帶來的風險，環境友好。
【專利說明】一種銅合金表面緩蝕自組裝膜的製備方法
【技術領域】:
[0001]本發明屬於金屬防腐蝕材料製備【技術領域】，涉及一種銅合金表面緩蝕自組裝膜的製備方法，以烷基硫醇及其衍生物作為自組裝分子在銅合金基體上形成一層緻密的分子膜，顯著提高銅合金在海水中的耐腐蝕性能。
【背景技術】:
[0002]金屬與周圍環境介質相互作用會使其發生腐蝕，腐蝕不僅會造成巨大的經濟損失，還會帶來許多災難性事故。所以，金屬腐蝕與防護技術是關係到國民經濟發展和人民生命安全的重要研究領域。傳統的腐蝕防護方法存在一定的局限性，例如，金屬的磷化處理工藝會對環境造成嚴重的汙染；塗層保護容易產生小孔和缺陷，進而可能引起更為劇烈的局部腐蝕；通常在液相介質中使用的緩蝕劑則需達到一定的濃度，且在溶液中要有一定的溶解度，同時緩蝕劑在溶液中的殘留也會給環境帶來一定的影響。與傳統方法相比，自組裝膜是自發的化學吸附過程，成膜緻密有序，且自組裝成膜不受金屬基底形狀限制，對金屬的保護不會改變金屬的外觀，不會進入溶液造成環境汙染，自組裝膜技術在金屬腐蝕防護領域有廣闊的應用前景。因此，尋求一種銅合金表面自組裝膜提高銅合金在海水中的耐腐蝕性能，具有廣闊和開發前景和經濟效益。
【發明內容】
: [0003]本發明的目的在於克服現有技術存在的缺點，針對常用的防腐方法存在的缺陷及常用的無機鹽金額有機緩蝕劑的毒副作用或使水體富營養化、環境友好性差問題，提出一種銅合金表面自組裝膜的製備方法，以烷基硫醇及其衍生物作為自組裝分子在銅合金基體上形成一層緻密的分子膜，顯著提高銅合金在海水中的耐腐蝕性能。
[0004]為了實現上述目的，本發明的具體製備工藝過程為:
[0005](I)、將銅合金表面依次用400、600、800、1000、1200、2000和3000目水磨砂紙打
磨，在分析純丙酮溶液中超聲清洗5分鐘後用分析純乙醇衝洗，得到衝洗後的銅合金；
[0006](2)、將衝洗後的銅合金放入除氧的4-10mmol/L的硫醇乙醇溶液中，在室溫下浸泡8-16小時，取出後用乙醇衝洗，氮氣吹乾，即得到銅合金表面緩蝕自組裝膜。
[0007]本發明涉及的銅合金包括純銅、白銅、黃銅和青銅。
[0008]本發明涉及的硫醇包括十二烷基硫醇(分子式=CH3(CH2)11SH)、十七氟烷基硫醇(分子式=CF3(CF2)7(CH2)2SH)和端羥基烷基硫醇(分子式:H0 (CH2) nSH)。
[0009]本發明製備的銅合金表面緩蝕自組裝膜能抑制銅合金在天然海水、氯化鈉和硫酸鹽溶液中的腐蝕，通過對銅合金在組裝前後在海水中的腐蝕速率進行測定得到抑制率高達99%。
[0010]本發明與現有技術相比，其製備工藝簡單，原理科學易行，穩定性好，可靠性高，市場競爭力強，用於海水及鹽酸鹽、硫酸鹽等溶液中銅合金的腐蝕抑制，有效抑制銅合金基體的腐蝕，延長使用壽命，降低腐蝕帶來的風險，環境友好。【專利附圖】
【附圖說明】:
[0011]圖1為本發明實施例1製備的自組裝膜表面硫元素的EDS分析圖。
[0012]圖2為本發明實施例1製備的自組裝膜表面氟元素的EDS分析圖。
[0013]圖3為本發明實施例2涉及的白銅表面組裝前後的阻抗譜圖。
【具體實施方式】:
[0014]下面通過實施例並結合附圖對本發明作進一步說明。
[0015]實施例1:白銅表面十七氟烷基硫醇自組裝膜的製備
[0016]本實施例取6塊Icm2表面的白銅試片，其中2塊用環氧樹脂封裝成只保留Icm2表面的電極用於電化學實驗，4塊用於表面成分及形貌觀察，上述試片和電極表面依次經400、600、800、1000、1200、2000、3000目水磨砂紙打磨，在丙酮溶液中超聲清洗5分鐘再用乙醇衝洗後放入除氧的lOmmol/L的十七氟烷基硫醇乙醇溶液中，室溫下浸泡16小時，取出後乙醇衝洗，氮氣吹乾，即得到白銅表面自組裝十七氟烷基硫醇膜；對白銅表面自組裝十七氟烷基硫醇膜表面進行EDS分析，得到的硫元素與氟元素分析圖分別如圖1和2所示。
[0017]實施例2:白銅表面自組裝十七氟烷基硫醇膜耐蝕性能測試
[0018]本實施例取實施例1製備的白銅表面自組裝十七氟烷基硫醇膜的電極與未組裝膜的對比電極分別浸入天然海水中浸泡，平衡後做電化學阻抗實驗，實驗參數如下:電化學工作站採用Autolab Hire s/PGSTAT370N FRABA,使用軟體N0VA1.9採集數據，其系統頻率範圍為10kHz-0.01Hz，交流激勵信號峰值為5mV，結果如圖3所示，最終計算得到自組裝十七氟烷基硫醇膜的電極緩蝕效率達到99%。
[0019]實施例3:白銅表面自組裝十二烷基硫醇膜的製備及耐蝕性能測試
[0020]本實施例採用與實施例1相同的製備方法，用十二烷基硫醇代替十七氟烷基硫醇乙醇溶液，製備得到白銅表面自組裝十二烷基硫醇膜，取自組裝十二烷基硫醇膜的電極與未組裝膜的對比電極分別浸入天然海水中浸泡，平衡後做電化學極化曲線實驗，實驗參數如下:電化學工作站採用Autolab Hires/PGSTAT370NFRABA,使用軟體N0VA1.9採集數據，掃描範圍-0.50~0.50V(vs.0CP)，掃描速率為0.33mV/s,計算得到自組裝十二烷基硫醇膜的電極緩蝕效率為94 %。
【權利要求】
1.一種銅合金表面緩蝕自組裝膜的製備方法，其特徵在於具體製備工藝過程為: (1)、將銅合金表面依次用400、600、800、1000、1200、2000和3000目水磨砂紙打磨，在分析純丙酮溶液中超聲清洗5分鐘後用分析純乙醇衝洗，得到衝洗後的銅合金； (2)、將衝洗後的銅合金放入除氧的4-lOmmol/L的硫醇乙醇溶液中，在室溫下浸泡8-16小時，取出後用分析純乙醇衝洗，氮氣吹乾，即得到銅合金表面緩蝕自組裝膜。
2.根據權利要求1所述銅合金表面緩蝕自組裝膜的製備方法，其特徵在於所述銅合金包括純銅、白銅、黃銅和青銅。
3.根據權利要求1所述銅合金表面緩蝕自組裝膜的製備方法，其特徵在於所述硫醇包括分子式為CH3 (CH2) nSH的十二烷基硫醇、分子式為CF3 (CF2) 7 (CH2) 2SH的十七氟烷基硫醇和分子式為HO(CH2)11SH的端羥基烷基硫醇。
4.根據權利要求1所述銅合金表面緩蝕自組裝膜的製備方法，其特徵在於製備的銅合金表面緩蝕自組裝膜能抑制銅合金在天然海水、氯化鈉和硫酸鹽溶液中的腐蝕，通過對銅合金在組裝前後在海水中的腐蝕速率進行測定得到抑制率高達99%。
【文檔編號】C23F11/16GK104032306SQ201410276016
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】許鳳玲, 楊家東, 藺存國 申請人:中國船舶重工集團公司第七二五研究所