CN101067200A - 制备镁锂合金钛防腐涂层的方法 - Google Patents

制备镁锂合金钛防腐涂层的方法 Download PDF

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Abstract

一种制备镁锂合金钛防腐涂层的方法，利用钛的多价态特性，使其在熔盐内发生歧化反应，而产生的单质钛沉积于镁锂合金表面。实施方式是将处理炉内的AlCl3－NaCl熔盐(摩尔比为1～3)加热到150～350℃，使其液化，同时在熔盐内加入K2TiF6和金属钛，借助夹具将需制备涂层的镁锂合金材料固定在一个由电机驱动的转头上，并放入熔盐内。在涂层制备过程中，处理炉内通入氩气作为保护气体；并启动电机使镁锂合金材料在熔盐内不断旋转；反应时间为5～20小时。本发明可在较低的温度、与空气隔离、无水的环境下进行涂层制备，可有效地避免涂层制备过程中发生高温氧化及锂与水发生反应(“脱锂”现象)，有效地提高了涂层的抗腐蚀性能。

Description

制备镁锂合金钛防腐涂层的方法
技术领域
一种制备镁锂合金钛防腐涂层的方法，属于合金涂层制备领域。
背景技术
镁锂合金的主体元素镁和锂均属于非常活泼的元素，在空气、水汽尤其是盐雾中极易受到腐蚀；相关于它的防腐技术，一般都是沿用其它镁合金的防腐技术，如化学转化膜法、阳极氧化法、气相沉积法等。对比文献《Preparation andgalvanic anodizing of a Mg-Li alloy》(李劲风、郑子樵等，Materials Science &Engineering A，2006，433：233-240)公开了一种利用阳极氧化法制备镁锂合金防腐涂层的方法。
由于镁锂合金中的锂是一种比镁还活泼的元素，在空气中极易发生氧化，尤其是在温度较高的条件下；此外，锂还会与水发生激烈的反应。因此，采用一般镁合金的防腐技术难以达到满意的防腐效果，容易发生“脱锂”现象。
对于钢铁材料，可以利用歧化反应将钛合金涂覆其上，其机理是：钛的价态较多(Ti0、Ti2+、Ti3+和Ti4+)，反应：
Ti(metal)+(n-1)Tin+→nTi(n-1)+                         (1)
nTi(n-1)+→Ti(alloy)+(n-1)Tin+                         (2)
可以持续地进行，使得基底材料上沉积的钛涂层越来越厚。式中：Ti(metal)指表面处理时放入熔盐中的金属钛；Ti(alloy)为通过歧化反应沉积于基底材料上的钛；Tin+为存在于熔盐中的钛离子，它是歧化反应得以进行的媒介，在反应过程浓度保持不变，起到将金属钛传递至基底材料上的作用。整个反应过程大致分为七个步骤：①在金属钛表面的固液界面上发生(1)式反应；②Ti(n-1)+从金属钛表面的液固界面向熔盐液相内迁移；③液相中Ti(n-1)+向基底材料表面的液固界面移动；④在基底材料表面的液固界面上发生(2)式反应；⑤Tin+离开基底材料表面的液固界面向熔盐液相中移动；⑥基底材料与钛金属膜层之间发生固一固界面化学反应；⑦基底材料与表面产物层中组分之间的相互扩散。但未见有利用歧化反应制备镁锂合金钛涂层的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备镁锂合金钛防腐涂层的方法，它利用钛的多价态特性，使其在熔盐内发生歧化反应，而产生的单质钛沉积于镁锂合金表面，从而提高镁锂合金的抗腐蚀性能。
本发明的实施方式是将处理炉内的AlCl3-NaCl熔盐(摩尔比为1～3)加热到150～350℃，使其液化，同时在熔盐内加入K2TiF6和金属钛，借助夹具将需制备涂层的镁锂合金材料固定在一个由电机驱动的转头上，并放入熔盐内。在涂层制备过程中，处理炉内通入氩气作为保护气体，并启动电机使镁锂合金材料在熔盐内不断旋转。于是，由于K2TiF6和金属钛之间的歧化反应，生成的钛金属沉积于镁锂合金材料上。反应5～20小时后，即可在镁锂合金上得到一定厚度的钛涂层。
本发明可在较低的温度、与空气隔离、无水的环境下进行涂层制备，因此可有效地避免在制备镁锂合金涂层过程中发生高温氧化及锂与水发生反应(“脱锂”现象)，有效地提高了涂层的抗腐蚀性能。
具体实施方式
下面以具体的实施参数为例说明其实施效果：
实施方式1：
以AlCl3-NaCl熔盐(摩尔比为1.5)为熔盐体系，同时在熔盐内按1∶1的摩尔比加入适量的K2TiF6和金属钛，在处理炉内加热至150℃并保温半小时后把镁锂合金浸入熔盐并使之以150转/分的速度旋转，同时在处理过程中通入纯氩(纯度为99.99vol％)作为保护气体。处理10小时。利用扫描电镜对所制备的涂层的厚度进行观测，已制备涂层的抗腐蚀性能由电化学腐蚀测试系统进行测试并得出涂层的腐蚀电位值。
所得试样的涂层厚度为：8μm，腐蚀电位为：-1.320V。
实施方式2：
以AlCl3-NaCl熔盐(摩尔比为2)为熔盐体系，同时在熔盐内按1∶1的摩尔比加入适量的K2TiF6和金属钛，在处理炉内加热至200℃并保温半小时后把镁锂合金浸入熔盐并使之以150转/分的速度旋转，同时在处理过程中通入纯氩(纯度为99.99vol％)作为保护气体。处理15小时。利用扫描电镜对所制备的涂层的厚度进行观测，已制备涂层的抗腐蚀性能由电化学腐蚀测试系统进行测试并得出涂层的腐蚀电位值。
所得试样的涂层厚度为：12μm，腐蚀电位为：-1.298V。
实施方式3：
以AlCl3-NaCl熔盐(摩尔比为2.5)为熔盐体系，同时在熔盐内按1∶1的摩尔比加入适量的K2TiF6和金属钛，在处理炉内加热至250℃并保温半小时后把镁锂合金浸入熔盐并使之以150转/分的速度旋转，同时在处理过程中通入纯氩(纯度为99.99vol％)作为保护气体。处理20小时。利用扫描电镜对所制备的涂层的厚度进行观测，已制备涂层的抗腐蚀性能由电化学腐蚀测试系统进行测试并得出涂层的腐蚀电位值。
所得试样的涂层厚度为：15μm，腐蚀电位为：-1.316V。
基于以上实施例，利用本发明可在镁锂合金上获得一定厚度钛涂层，并具有良好的抗腐蚀性能。

Claims (1)

1.一种制备镁锂合金钛防腐涂层的方法，基于钛的歧化反应机理；其特征在于：将钛合金沉积在镁锂合金材料表面；在涂层制备过程中，将摩尔比为1～3的AlCl3-NaCl熔盐放入处理炉内，加热到150～350℃使其液化，并在熔盐内加入K2TiF6和金属钛；将需制备涂层的镁锂合金材料浸入熔盐内并不间断地匀速运动；处理炉内通入氩气；根据所需的涂层厚度将反应时间控制在5～20小时。
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