专利名称：Mg-Li合金表面有机物还原方法
技术领域：
本发明涉及的是一种合金的表面处理方法，具体地说是一种镁基合金的表面 处理方法。(二) 背景技术Mg中以Li为主要添加元素，即构成了 Mg-Li合金，Mg-Li合金除了具备一 般镁合金的特性之外，还拥有自己独特的性能；Mg-Li合金密度很低，是唯一低 于镁基体密度的镁合金体系，甚至可以低于-水的密度。Mg-Li合金材料的研制引 起了各国广泛的关注，美国、德国、Fl本、韩国和中国等都制定了 Mg-Li合金的 研发计划，有力的推动了 Mg-Li合金的研制。Mg-Li合金作为一种新型的性能优 异的超轻金属结构材料为各国所瞩目，成为研究的焦点。Mg-Li合金中金属Li极为活泼，合金具有很高的活性，可以和有机物中某 些官能团发生反应，有机物在Mg-Li合金表面的反应机理与生成物的结构、形态 等特点，生成物具有的性质、功能和对Mg-Li合金表面的影响等，此方面国内尚 没有相关的研究。(三) 发明内容本发明的目的在于提供一种在Mg-Li合金表面有机物所进行还原反应、改变 Mg-Li合金表面组成与形貌的Mg-Li合金表面有机物还原方法。 本发明的目的是这样实现的以丁酮、苯乙酮、苯甲酸乙酯、乙酸丁酯、苯、二甲苯、植酸、油酸、a-萘胺或环氧树脂中的一种为反应物；以稀盐酸、异丙醇、无水乙醇、氯化铵、乙 醇胺、苯胺、TH丁胺或36。/。的乙酸中的一种或两种及两种以上的混合物为促进剂； 按照反应物与促进剂的体积比(1:1 6:1)将反应物与促进剂混合制成反应溶液， 调整反应溶液pH值为6 7，将镁锂合余浸渍在反应溶液中，在温度为6(TC的条 件下反应8小时。XRD衍射分析证明芳烃类、酮类、羧酸酯类在Mg-Li合金的表面都发生 了还原反应。例如酮类还原的XRD衍射图如图2，从图中a看出，除了在基体衍射峰位置出峰外，在26值为16.383、 22.521 、 24.632、 25.681 、 27.560、 29.001、 30.258处出现的衍射峰通过标准卡片对比后，发现与CHLi(VH20的部分特征衍 射峰重合，说明把Mg-Li合余放入到苯乙酮与稀盐酸的混合溶液中，有机物被还 原，可能形成了金属氧化物和有机物通过共价键连接的有机-无机复合物。图中b 为在苯乙酮中加入苯，在Mg-Li合金表面反应后的样品衍射峰，与基体衍射峰基 本相同，只是衍射峰强度稍有不同，说明基体的结晶程度变化，可能是由于生成 的物质在Mg-Li合金表面太薄，且生成的物质没有形成品体结构；图中c和d 分别为在苯乙酮中加入乙醇胺和IH丁胺，在Mg-Li合金表面反应后，通过肉眼观 察合金表面没有任何变化，与基体衍射峰对比，发现峰位置基本没有改变；图中 c衍射峰强度减弱，同样说明合金基体结晶程度变弱，图中d在29值为14.185 和16.892处的两个衍射峰消失，可能是由于镁和锂的氧化物参与到了有机还原 反应中，与有机物通过共价键连接形成有机-无机复合物，而此物质不具有晶体 结构，所以在图中并没有明显的衍射峰。还原反应后，产物的红外光谱分析，也证明了芳烃类、酮类、羧酸酯类在 Mg-Li合金的表面发生了还原反应。图3分别为乙酸丁酯和苯甲酸乙酯，在Mg-Li 合金表面反应后刮下样品的红外光谱谱图。从图3中看出a和b都在波数为 585.8cnT'处出现较弱吸收峰都应该为品格氧振动的吸收峰，在波数为1090~1030 cm"均出现峰宽稍宽的中等强度吸收峰为C-C单键和C-O单键伸縮振动引起的， 在波数为1400 1390cm—1均出现较尖锐的吸收峰为-CH3的对称变形振动引起的， 图中a在波数为1590~1576cm"出现一个峰宽稍宽的中等强度吸收峰为iPT]'胺中 -NH2的变形振动引起的，图中b在波数为1549 cm—'和1595 cm—'处出现两个较 尖锐的弱吸收峰为C=C伸缩振动引起的，从图中可以看出a与b在芳环结构特 征吸收峰处都没有吸收峰，说明苯环也加氢被还原，在波数为3469 3017cm—' 出现一个较宽的强吸收峰为iH丁胺中-NH2的伸縮振动和乙醇中的-0H伸縮振动 所引起的叠加吸收峰，图中a在波数为3697cm"处出现一尖锐的中等强度吸收 峰仍为醇游离出微量的-OH所引起的。芳烃类、酮类、羧酸酯类在Mg-Li合金表面还原反应后的SEM及能谱分析 表明生成了不同形状的产物。图4为苯作为主反应物，异丙醇和氯化铵为促进剂 即20mL苯+10mL异丙醇+5mL氯化铵时，在Mg-Li合金表面发生有机还原反应后不同放大倍数的扫描电镜图，反应后苯被还原为不饱和烯烃，Mg被氧化为 Mg(OH)2，伺时氧化镁可能与有机物通过共价键形成有机-无机复合物，通过SEM 观察到表面有棒状等规则形状物质的生成，并较均匀且大量地覆盖于Mg-Li合金 表面。(四)
图1是本发明的工艺流程框图；图2-abc是苯乙酮与不同反应促进剂的XRD谱图；图3是不同反应物的FT-IR谱图；图4是主反应物为苯，异丙醇和氯化铵作为促进剂的扫描电镜图，其中图 4-a的放大倍数为5000;图4-b的放大倍数为10000。
具体实施方式
下面举例对本发明做更详细地描述 Mg-Li合金表面的预处理按照如下顺序对Mg-Li合金进行预处理用砂纸进行打磨处理，超声波清洗 15分钟，蒸馏水冲洗30秒，用50g/LNaOH+15g/LNaCO3+0.5g十二烷基苯磺酸 钠进行碱洗，蒸馏水冲洗30秒，60g/L的铬酐水溶液酸洗，水洗，最后吹干。 经过预处理后要马上进行下一歩还原反应，以免处理后的Mg-Li合金与空气接触-时间过长，再'度被氧化，没有达到预处理的目的。有机物的还原反应采用浸渍法，反应溶液pH值为6 7，反应温度为60。C。主反应物分别为芳 烃类、酮类和羧酸酯类。1、 芳烃类把经过前期预处理后的Mg-Li合金快速放入到已经配好的芳烃反应物和促 进剂混合而成的反应溶液中去，反应物选用苯或二甲苯，反应物、异丙醇和氯化 铵的体积比为3:3:1，在合金表面生长出棒状、针状和片状物。2、 酮类把经前期预处理后的Mg-Li合金快速地放入到配好的酮类和促进剂的混合 溶液中，由于氯化铵和胺类等促进剂能够促进有机还原反应的进行，加入不同种类的促进剂或配制后的混合促进剂对有机还原反应有不同的影响，对生成物的形 成和结构形貌都有很大影响，同时可以通过改变实验条件，例如主反应物浓度、 促进剂浓度、反应条件等对同一种反应物作对比分析，主反应物选用苯乙酮，苯 乙酮和苯胺体积比为4:1，在合金表面生成紧凑的球形颗粒。3、羧酸酯类经前期预处理后的Mg-Li合金要快速加入到酯类和促进剂所组成的混合溶 液中，变换不同种类的酯，例如含芳环的和不含芳环的，同时也可以通过改变加 入促进剂的种类、次序、浓度等来做对比实验，并对测试结果进行对比分析，也 可以改变主反应物浓度、反应条件来做同类对比实验，分子量大小对有机反应有 也有影响，分子量大有利于有机物与Mg-Li合金表面的缔合进而发生反应，主反 应物选用苯甲酸乙酯和乙酸乙酯等物质，酯类作为主反应物，正丁胺和氯化铵作 为促进剂时，在合金表面生长出片状和菊花状的物质。
权利要求
1、一种Mg-Li合金表面有机物还原方法，其特征是以丁酮、苯乙酮、苯甲酸乙酯、乙酸丁酯、苯、二甲苯、植酸、油酸、α-萘胺或环氧树脂中的一种为反应物；以稀盐酸、异丙醇、无水乙醇、氯化铵、乙醇胺、苯胺、正丁胺或36％的乙酸中的一种或两种及两种以上的混合物为促进剂；按照反应物与促进剂的体积比1∶1～6∶1将反应物与促进剂混合制成反应溶液，调整反应溶液pH值为6～7，将镁锂合金浸渍在反应溶液中，在温度为60℃的条件下反应8小时。
2、 根据权利要求l所述的Mg-Li合金表面有机物还原方法，其特征是反 应物选用苯或二甲苯，反应物、异丙醇和氯化铵的体积比为3:3:1。
3、 根据权利要求1所述的Mg-Li合金表面有机物还原方法，其特征是反 应物选用苯乙酮，苯乙酮和苯胺体积比为4:1。
4、 根据权利要求1所述的Mg-Li合金表面有机物还原方法，其特征是酯类作为主反应物，n^丁胺和氯化钹作为促进剂。
全文摘要
本发明提供的是一种Mg-Li合金表面有机物还原方法。以丁酮、苯乙酮、苯甲酸乙酯、乙酸丁酯、苯、二甲苯、植酸、油酸、α-萘胺或环氧树脂中的一种为反应物；以稀盐酸、异丙醇、无水乙醇、氯化铵、乙醇胺、苯胺、正丁胺或36％的乙酸中的一种或两种及两种以上的混合物为促进剂；按照反应物与促进剂的体积比1∶1～6∶1将反应物与促进剂混合制成反应溶液，调整反应溶液pH值为6～7，将镁锂合金浸渍在反应溶液中，在温度为60℃的条件下反应8小时。本发明通过有机物在Mg-Li合金表面的反应机，生成具有的性质、功能和对Mg-Li合金表面的影响的物质。
文档编号C23C22/02GK101245455SQ20081006414
公开日2008年8月20日 申请日期2008年3月21日 优先权日2008年3月21日
发明者一 卢, 张密林, 景晓燕 申请人:哈尔滨工程大学