镁合金表面制备铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层的方法

摘要

一种镁合金表面铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层的制备方法，涉及一种金属表面复合镀膜的方法，包括以下步骤：首先在含氢氧化钠、氢氧化铝、氟化氢铵和磷酸钠的混合溶液中制备镁合金阳极氧化膜；然后在镁合金阳极氧化膜表面进行电沉积铁和铁硅硼非晶粉体。本发明所获涂层既表现出高的降解废水的能力和界面结合力，又具有较好的耐蚀性和可回收再利用的特性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在金属材料表面涂覆非晶复合降解废水涂层的方法，具体涉及一种在镁合金阳极氧化膜的微孔中通过复合镀技术来制备铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层的方法。

背景技术

随着城市化步伐的加快，工业化迅速发展，人口增加，用水量急剧增加，工业废水和城市生活污水排放量也迅速增加。水环境污染问题已成为制约我国经济和社会发展的重要因素。

近年来，发展的以铁屑为内电解材料的微电解工艺及其组合工艺则在提高废水可生化性，改善废水水质，减轻后续处理负荷以及提高处理效果方面具有明显的优势，并且对不同类型的工业废水具有一定范围的使用性。但是，铁的腐蚀产物易在铁的表面沉积，急剧降低了降解效率和铁的使用寿命，大大地增加了处理成本。铁的大量腐蚀及其带来的后续效应已成为限制铁内电解工艺处理废水的瓶颈问题。针对以上问题，人们进行大量的研究工作，主要研究集中在铁屑的改性、反应器的研制和其他技术的联合应用上。这些研究都在不同程度上改善了铁内电解工艺，但没实现本质的突破。

铁基非晶是非晶合金的一个重要体系，以高强度、高耐磨性和高耐蚀性能而著称。铁基非晶与传统的铁粉或铁屑内电解方法相比，降解速率提高约一个数量级，且可重复使用。

镁合金表面的涂层制备方法主要有：直接形成涂层，借助模板或载体形成涂层。其中直接在镁合金表面形成涂层，是采用电镀或化学镀方法在镁合金表面制备镀层，或和其他粉体颗粒如非晶铁硅硼粉体等复合而成复合涂层。也可采用物理法如多弧离子镀、磁控溅射来直接在镁合金表面沉积这类涂层。这类方法获得涂层耐磨性和界面结合力较差。第二种方法即借助模板形成涂层，是利用镁合金阳极氧化膜为模板。这种方法获得的涂层耐磨性和结合力较好，但耐蚀性较差，因此这种涂层的使用范围受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镁合金表面制备铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层的方法，该镁合金表面制备铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层既表现出高的降解废水的能力和界面结合力，又具有较好的耐蚀性和可回收再利用的特性。

一种镁合金表面制备铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层的方法为

1、首先将镁合金进行前处理，包括机械抛光至1200#砂纸、脱脂和去除自然氧化膜工序；然后，将经过前处理的光滑清洁镁合金侵入含氢氧化钠、氢氧化铝、氟化氢铵和磷酸钠的混合溶液中进行阳极氧化，获得多孔阳极氧化膜；所述阳极氧化工艺为：氢氧化钠含量为90-110克/升，氢氧化铝20-40克/升，氟化氢铵25-40克/升，磷酸钠30-40克/升，电流密度0.01-0.05安/平方厘米（直流），PH值为12.8-13.4，温度21-27℃，处理时间5-15分钟，机械搅拌；最后将镁合金阳极氧化膜用室温的蒸馏水仔细清洗。

2、将上面所获镁合金阳极氧化膜作为阴极，侵入含有硫酸铁和非晶铁硅硼粉体的电解液中进行复合电沉积，制备铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层；复合电沉积的具体工艺参数如下：无水硫酸铁为20-30克/升，柠檬酸氢二铵60-100克/升，十二烷基苯磺酸钠为0.005-0.015克/升，非晶铁硅硼粉体5-30克/升，PH值为6-8，溶液温度25-55℃，电流密度0.02-0.06安/平方厘米（直流），机械搅拌速度为500-800转每分钟，时间为20-60分钟，阳极为纯铁板。镀前非晶粉体需要经超声波分散30-60分钟；在复合电沉积过程中，最好间歇地进行超声波振荡。复合电沉积完成后，用室温的蒸馏水仔细清洗所获镁合金试样，再用吹风机吹干，既获得镁合金表面铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层。

采用本发明所述的工艺，可使铁和非晶铁硅硼粒子沉积到镁合金阳极氧化膜微孔中，实现对微孔的完全封闭，涂层的微观组织为沿氧化膜孔外延生长的柱状颗粒；延长电镀时间，所述的铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层可在填充完镁合金阳极氧化膜微孔后继续生长，并可最终完全覆盖镁合金阳极氧化膜。其结构所述复合涂层呈现出优异的耐蚀性。在废水中，铁和非晶铁硅硼颗粒协同作用使所述的复合涂层降解废水性能得到了极大的提高，降解速率提高一个数量级，且可以重复使用。由于镁合金阳极氧化膜骨架的存在，复合涂层与镁合金基底的界面结合力良好，接近镁合金阳极氧化膜。综上所述，采用本发明获得的具有氧化镁骨架/铁/非晶铁硅硼复合结构的复合降解废水涂层，表现出高的降解废水的能力和界面结合力，又具有较好的耐蚀性和可回收再利用的特性。

具体实施方式

实施例1

一种镁合金表面制备铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层的方法为

1、首先将镁合金进行前处理，包括机械抛光至1200#砂纸、脱脂和去除自然氧化膜工序；然后，将经过前处理的光滑清洁镁合金侵入含氢氧化钠、氢氧化铝、氟化氢铵和磷酸钠的混合溶液中进行阳极氧化，获得多孔阳极氧化膜；所述阳极氧化工艺为：氢氧化钠含量为100克/升，氢氧化铝30克/升，氟化氢铵35克/升，磷酸钠35克/升，电流密度0.03安/平方厘米（直流），PH值为12.8，温度25℃，处理时间10分钟，机械搅拌；最后将镁合金阳极氧化膜用室温的蒸馏水仔细清洗。

2、将上面所获镁合金阳极氧化膜作为阴极，侵入含有硫酸铁和非晶铁硅硼粉体的电解液中进行复合电沉积，制备铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层；复合电沉积的具体工艺参数如下：无水硫酸铁为25克/升，柠檬酸氢二铵60克/升，十二烷基苯磺酸钠为0.005克/升，非晶铁硅硼粉体15克/升，PH值为6.8，溶液温度35℃，电流密度0.02安/平方厘米（直流），机械搅拌速度为500转每分钟，时间为60分钟，阳极为纯铁板。镀前非晶粉体需要经超声波分散30分钟；在复合电沉积过程中，最好间歇地进行超声波振荡。复合电沉积完成后，用室温的蒸馏水仔细清洗所获镁合金试样，再用吹风机吹干，既获得镁合金表面铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层。

实施例2

一种镁合金表面制备铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层的方法为

1、首先将镁合金进行前处理，包括机械抛光至1200#砂纸、脱脂和去除自然氧化膜工序；然后，将经过前处理的光滑清洁镁合金侵入含氢氧化钠、氢氧化铝、氟化氢铵和磷酸钠的混合溶液中进行阳极氧化，获得多孔阳极氧化膜；所述阳极氧化工艺为：氢氧化钠含量为80克/升，氢氧化铝30克/升，氟化氢铵35克/升，磷酸钠35克/升，电流密度0.03安/平方厘米（直流），PH值为12，温度27℃，处理时间15分钟，机械搅拌；最后将镁合金阳极氧化膜用室温的蒸馏水仔细清洗。

2、将上面所获镁合金阳极氧化膜作为阴极，侵入含有硫酸铁和非晶铁硅硼粉体的电解液中进行复合电沉积，制备铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层；复合电沉积的具体工艺参数如下：无水硫酸铁为25克/升，柠檬酸氢二铵80克/升，十二烷基苯磺酸钠为0.005克/升，非晶铁硅硼粉体15克/升，PH值为7，溶液温度45℃，电流密度0.05安/平方厘米（直流），机械搅拌速度为600转每分钟，时间为30分钟，阳极为纯铁板。镀前非晶粉体需要经超声波分散60分钟；在复合电沉积过程中，最好间歇地进行超声波振荡。复合电沉积完成后，用室温的蒸馏水仔细清洗所获镁合金试样，再用吹风机吹干，既获得镁合金表面铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层。

实施例3

一种镁合金表面制备铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层的方法为

1、首先将镁合金进行前处理，包括机械抛光至1200#砂纸、脱脂和去除自然氧化膜工序；然后，将经过前处理的光滑清洁镁合金侵入含氢氧化钠、氢氧化铝、氟化氢铵和磷酸钠的混合溶液中进行阳极氧化，获得多孔阳极氧化膜；所述阳极氧化工艺为：氢氧化钠含量为100克/升，氢氧化铝30克/升，氟化氢铵30克/升，磷酸钠30克/升，电流密度0.05安/平方厘米（直流），PH值为12.1，温度25℃，处理时间10分钟，机械搅拌；最后将镁合金阳极氧化膜用室温的蒸馏水仔细清洗。

2、将上面所获镁合金阳极氧化膜作为阴极，侵入含有硫酸铁和非晶铁硅硼粉体的电解液中进行复合电沉积，制备铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层；复合电沉积的具体工艺参数如下：无水硫酸铁为20克/升，柠檬酸氢二铵60克/升，十二烷基苯磺酸钠为0.015克/升，非晶铁硅硼粉体5克/升，PH值为6.5，溶液温度35℃，电流密度0.06安/平方厘米（直流），机械搅拌速度为800转每分钟，时间为50分钟，阳极为纯铁板。镀前非晶粉体需要经超声波分散30分钟；在复合电沉积过程中，最好间歇地进行超声波振荡。复合电沉积完成后，用室温的蒸馏水仔细清洗所获镁合金试样，再用吹风机吹干，既获得镁合金表面铁/非晶铁硅硼复合降解废水涂层。