CN103290350B - 镁合金原材料或镁合金制品及其导电防腐涂层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种镁合金原材料或镁合金制品和及其导电防腐涂层的制备方法。该镁合金原材料或镁合金制品，包括镁合金基材和结合在所述镁合金基材表面的导电防腐涂层，其中，导电防腐涂层由层叠结合有铝层或铝合金层与铁基非晶合金层构成，且所述铝层或铝合金层与所述镁合金基材层叠结合。其导电防腐涂层的制备方法包括在镁合金基材表面制备铝层或铝合金层和在铝层或铝合金层表面制备铁基非晶合金层的步骤。本发明镁合金原材料或镁合金制品具有优异的防腐性能和导电性能，实现了不牺牲镁合金基材原有导电性能的基础上实现防腐特性，其中，铝层或铝合金层作为过渡层使得镁合金基材和铁基非晶合金层的有效结合。

Description

镁合金原材料或镁合金制品及其导电防腐涂层的方法

技术领域

本发明属于镁合金防腐技术领域，具体涉及一种镁合金原材料或镁合金制品及其导电防腐涂层的方法。

背景技术

镁合金由于其属于可用的最轻的金属结构材料，其比重只有铝的三分之二左右，将会在未来的材料竞争中有比较优势，特别是在一些需要减轻重量的零部件上将会有比较好的应用前景。但是由于镁的低电极电位为-2.36ev，这一特性导致镁及其合金很容易产生腐蚀。

目前出现了一些解决镁及其合金腐蚀性的方法。其中一类方法是采用有机漆对镁及其合金进行处理，在镁及其合金表面形成绝缘有机防腐涂层。由于形成绝缘有机防腐涂层中的有机材料具有自由电子较少、绝缘等特点，使绝缘防腐材料不易与基材如镁及其合金产生电偶腐蚀，从而良好的防腐效果，如可满足镁及其合金较长时间内的盐雾腐蚀问题。正因如此，这类方法在解决镁及其合金腐蚀性的方法中占了绝大部分的比例。该类防腐方法虽具有实现良好的防腐效果，但是镁及其合金经该类有机漆防腐处理后基本上不具备导电性，从而严重限制了镁及其合金的应用范围。

解决镁及其合金腐蚀性的方法另一类方法是采用具有导电性能的防腐涂料对镁及其合金进行防腐处理，如在镁及其合金表面涂添加有导电剂的漆、喷涂铝层等防腐处理方法，以使得镁及其合金达到既能防腐又具有导电特性的目的，但是现有该类防腐处理后镁及其合金的导电性能不理想，同样限制了镁及其合金的应用。

目前解决镁及其合金腐蚀性的方法主要体现在以下几个方面：

1.在镁及其合金表面形成有机涂层：

在镁及其合金基材表面涂有机涂料形成有机涂层，如有机漆进行防腐，经该类防腐处理的镁及其合金可以耐很长时间的盐雾腐蚀。但是该类防腐方法存在如下不足：有机漆虽然可以进行有效地防腐，但是其缺点在于并不导电，即使有的有机漆加入导电性无机物质，同纯金属相比其导电性能还是比较差。并且有机漆不耐刮擦，特别是应用于镁合金防腐，较小的缺口，可能将导致镁合金更快的腐蚀，相较而言，非晶合金涂层硬度较高，可以减少这种因刮擦产生缺口而导致腐蚀的可能性。

2.在镁及其合金表面沉积铝涂层：

在镁及其合金基材上采有热喷涂技术沉积铝涂层，可以实现既导电又防腐的功能。该类防腐方法存在如下不足：铝涂层虽然能在一定程度上满足导电防腐的功能，但是其防腐性能还是与非晶合金涂层相比存在一定的差距，且铝涂层硬底较低，不耐划伤，因此，该防腐效果在某些易划伤的场合应用仍不理想。

3.在镁及其合金表面沉积无机多晶合金涂层：

采用等离子喷涂的方式在镁合金表面喷涂由Zn元素、Re元素、Al元素构成的导电防腐涂料形成防腐涂层。该类防腐方法存在如下不足：该导电粉末涂料形成无机多晶合金涂层，因多晶存在晶界，与无晶界的非晶相比，其耐蚀性要更逊一些，且铝锌多晶合金涂层的硬度偏低。

4.直接在镁及其合金表面沉积非晶合金涂层：

采有热喷涂技术直接在镁合金基材上沉积非晶合金涂层，如铁基非晶合金涂层，实现既导电又防腐的功能。该类防腐方法存在如下不足：直接在镁及其合金基材上沉积非晶合金涂层，镁和铁的电极电位相差较大，日积月累容易产生电偶腐蚀；并且两者的热膨胀系数相差也较大，不太容易产生良好的结合力。而且铁基非晶合金涂层防腐方法目前主要应用于钢铁防腐耐磨领域中，在镁合金中应用不成熟。

发明内容

本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种同时具有优异的防腐性能和导电性能的镁合金原材料或镁合金制品。

本发明实施例的另一目的在于提供一种制备同时具有优异的防腐性能和导电性能的镁合金原材料或镁合金制品导电防腐涂层的方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种镁合金原材料或镁合金制品，包括镁合金基材和结合在所述镁合金基材表面的导电防腐涂层，所述导电防腐涂层由层叠结合有铝层或铝合金层与铁基非晶合金层构成，且所述铝层或铝合金层与所述镁合金基材层叠结合。

优选地，上述铁基非晶合金层外表面为经抛光处理后的表面、封孔处理后的表面或抛光后再封孔处理的表面或封孔后再抛光的表面。

进一步优选地，上述铁基非晶合金层外表面为封孔处理后的表面或抛光后再封孔处理的表面时，所述封孔处理后形成的封孔剂层厚度为20～200nm。

具体地，上述封孔剂为甘油酯树脂型封孔剂、聚酰亚胺树脂型封孔剂、酚醛树脂型封孔剂中的至少一种。

进一步优选地，上述抛光处理后的铁基非晶合金层外表面的粗糙度值Ra为3.2～25μm。

进一步优选地，上述铁基非晶合金层单位体积中的非晶化率不低于90%。

进一步优选地，上述铁基非晶合金层的厚度为100μm～250μm。

进一步优选地，上述铝合金层中铝的重量百分含量不低于50%。

进一步优选地，上述铝层或铝合金层的厚度为50μm～150μm。

以及，一种制备上述镁合金原材料或镁合金制品的导电防腐涂层的方法，包括如下步骤：

在镁合金基材表面制备铝层或铝合金层；

采用热喷涂工艺，以铁基非晶合金材料为原料，在所述铝层或铝合金层外表制备铁基非晶合金层。

优选地，在上述制备铁基非晶合金层之后，还包括对所述铁基非晶合金层抛光处理的步骤或封孔处理的步骤或对所述铁基非晶合金层进行抛光处理后封孔处理的步骤。

优选地，上述热喷涂工艺为电弧喷涂、等离子喷涂、高速火焰喷涂、爆炸喷涂或冷喷涂工艺。

优选地，上述铁基非晶合金材料含有Fe元素、稀土元素、其他过渡元素和非金属元素；以所述铁基非晶合金材料总重量为100%计，其他过渡元素重量百分比含量为3%～40%，非金属元素重量百分比为5%～40%；稀土元素重量百分比为0～5%，余量为Fe元素。

进一步优选地，上述其他过渡金属元素为Cr、Co、Mo、Mn、Ni、Nb、W中的至少一种。

进一步优选地，上述非金属元素为C、P、B、Si中的至少一种。

进一步优选地，上述铁基非晶合金材料含有如下重量百分含量的元素：

B:4～7%、Si:2～9%、Cr:2～10%、Ni:3～8%、Al:1～3%，余量为Fe。

进一步优选地，上述铁基非晶合金材料含有如下重量百分含量的元素：

Cr:10～20%、Mn:1～5%、W:1～2%、Mo:1～6%、B:5～15%、C:1～5%、Si:2～4%，余量为Fe。

进一步优选地，上述铁基非晶合金材料含有如下重量百分含量的元素：

Cr:10～20%、Mo:10～15%、Si:1～8%、C:0～8%、B:0～4%，余量为Fe。

进一步优选地，上述铁基非晶合金材料含有如下重量百分含量的元素：

Cr:20～25%、N:4～8%、W:2～6%、C:2～8%，余量为Fe。

优选地，上述铁基非晶合金材料为铁基非晶合金丝材、铁基非晶合金棒材或铁基非晶合金粉材。

优选地，在上述镁合金基材表面制备铝层或铝合金层的步骤之前，还包括对所述镁合金基材进行表面粗糙处理的步骤。

进一步优选地，上述镁合金基材经表面粗糙处理后，所述镁合金基材表面粗糙度值Ra为60μm～100μm。

本发明实施例镁合金原材料或镁合金制品通过表面的铁基非晶合金层，赋予了该镁合金原材料或镁合金制品优异的防腐性能和导电性能，从而实现了不牺牲镁合金基材原有导电性能的基础上实现防腐特性。铝层或铝合金层作为过渡层使得镁合金基材和铁基非晶合金层的有效结合，有效解决了Fe基非晶合金涂层与镁合金直接接触而形成的界面电极电位相差过大而导致电偶腐蚀的现象。

本发明实施例制备上述镁合金原材料或镁合金制品的导电防腐涂层的方法在镁合金基材表面依次制备铝层或铝合金层和铁基非晶合金层，其工艺简单，条件易控，制备的导电防腐涂层质量高，有效提高了生产效率高，降低了生产成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为镁合金原材料或镁合金制品结构示意图；

图2为本发明实施例制备镁合金原材料或镁合金制品的导电防腐涂层的方法的工艺流程图；

图3为本发明实施例3中样品1在未进行耐盐处理之前的照片；

图4为本发明实施例3中样品1在进行耐盐处理48小时后的照片；

图5为本发明实施例3中样品2在未进行耐盐处理之前的照片；

图6为本发明实施例3中样品2在进行耐盐处理48小时后的照片；

图7为本发明实施例3中样品3在未进行耐盐处理之前的照片；

图8为图7的电子显微镜放大图；

图9为本发明实施例3中样品3在进行耐盐处理120小时后的照片；

图10为本发明实施例4中镁合金AZ91D原材料在进行耐盐处理48小时后的照片；

图11为本发明实施例4中镁合金AZ91D原材料在进行耐盐处理96小时后的照片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实例提供一种同时具有优异的防腐性能和导电性能的镁合金原材料或镁合金制品。该镁合金原材料或镁合金制品结构如图1所示，其包括镁合金基材1和结合在镁合金基材1表面的导电防腐涂层2。其中，该导电防腐涂层2由层叠结合有铝层或铝合金层21与铁基非晶合金层22构成，且铝层或铝合金层21与镁合金基材1层叠结合。

具体的，上述镁合金基材1可以是加工之前的镁合金原材料，也可以是镁合金原材料经过铸造等手段处理后的镁合金制品。镁合金制品可以是机械加工领域中的零部件或整套设备等制品。

上述导电防腐涂层2的铝层或铝合金层21中，铝元素分别与镁元素、铁元素的电极电位差值小，因此，铝层或铝合金层21分别与镁合金基材1和铁基铁基非晶合金层22在机械结合的基础上实现部分冶金结合。因此，铝层或铝合金层21作为过渡层使得镁合金基材1和铁基非晶合金层22的有效结合，有效缓解Fe和镁的热膨胀系数不匹配导致喷涂困难的问题，从而有效解决Fe基非晶合金涂层与镁合金直接接触而形成的界面电极电位相差过大而导致电偶腐蚀的现象。因此，在优选实施例中，铝层或铝合金层21的厚度为50～150μm。该铝层或铝合金层21优选厚度范围可有效实现镁合金基材1和铁基非晶合金层22的有效结合，保证镁合金原材料或镁合金制品的防腐性能，降低镁合金原材料或镁合金制品的经济成本。当然，如果不考虑经济成本，该铝层或铝合金层21的厚度还可以是150μm以上。

作为优选实施例，当只选用铝合金层时，该铝合金层中铝的重量百分含量不低于50%。

上述导电防腐涂层2中的铁基非晶合金层22由于属于非晶合金层，因此其基本上没有晶界，从而使得铁基非晶合金层22具有优异的防腐蚀特性，并且该保留了镁合金基材1的优良电性能，从而赋予本发明实施例镁合金原材料或镁合金制品同时具有优异的防腐性能和导电性能等特性。为了使得本发明实施例镁合金原材料或镁合金制品具有更加优异的防腐性能和导电性能，在优选实施例中，通过设定制备铁基非晶合金层22工艺条件，使得该铁基非晶合金层22单位面积中的非晶化率不低于90%。其中，制备该铁基非晶合金层22的材料优选为如下文的制备导电防腐涂层2方法中的铁基非晶合金材料，具体地，该铁基非晶合金材料配方敬请参见下文所述内容。

在另一优选实施例中，该铁基非晶合金层22的厚度为100～250μm。该铁基非晶合金层22优选厚度范围能保证镁合金原材料或镁合金制品的防腐性能，降低镁合金原材料或镁合金制品的经济成本。当然，如果不考虑经济成本，该铁基非晶合金层22的厚度还可以是250μm或以上。

在研究中发现，利用现有制备铁基非晶合金层方法制备的铁基非晶合金层22中不可避免的具有孔隙。正因该孔隙的存在，导致使得有害物质能沿着该孔隙而进入铁基非晶合金层22内部，甚至穿过该铁基非晶合金层22最终达到镁合金基材1从而导致镁合金基材1发生腐蚀。为了降低该现象的发生，可以通过以下几种方式对铁基非晶合金层22进行处理：

作为一优选实施例，对铁基非晶合金层22的外表面进行封孔处理。经过该封孔处理，在铁基非晶合金层22外表面涂覆一封孔剂层。在涂覆该封孔剂层时，封孔剂覆盖在铁基非晶合金层22的外表面的同时填充在铁基非晶合金层22的微观结构孔隙中。该封孔剂能有效起到封堵铁基非晶合金层22中的微观结构的孔隙，阻止了有害物质与镁合金基材1接触，避免镁合金基材1腐蚀。在该实施例中，由于封孔剂大多非导电的有机物，因此，为了保证镁合金原材料或镁合金制品的导电性能，应该尽可能使得该封孔剂层的厚度薄，在优选实施例中，该封孔剂层的厚度为20～200nm。或者对铁基非晶合金层22封孔处理后，再除去覆盖在铁基非晶合金层22外表面的封孔剂层，使得封孔剂填充在铁基非晶合金层22的孔隙中，以进一步提高铁基非晶合金层22的导电性。

具体地，该优选实施例中的上述封孔剂优选为甘油酯树脂型封孔剂、聚酰亚胺树脂型封孔剂、酚醛树脂型封孔剂中的至少一种。当然该封孔剂还可以选用本领域其他封孔剂或者能有效阻止有害物质与镁合金基材1接触的物质来填充和封堵孔隙。

作为另一优选实施例，直接对制备后的铁基非晶合金层22外表面进行抛光处理，使得该铁基非晶合金层22外表面具有一定的光洁度。通过该抛光处理，可以对铁基非晶合金层22产生一定的压实效果，以实现减少铁基非晶合金层22中的孔隙和孔洞的效果，另外，在抛光处理过程中产生的粉末还可以对铁基非晶合金层22表面的孔隙起到填充作用，从而起到阻止有害物质与镁合金基材1接触而达到防腐的作用。因此，为了使得防腐效果更好，在优选实施例中，经抛光处理后的铁基非晶合金层22外表面的粗糙度值Ra为3.2～25μm。

在进一步优选实施例中，将上述抛光处理的方法与在铁基非晶合金层22微观结构的孔隙中填充有封孔剂的处理方法相结合，也即是对制备形成的铁基非晶合金层22先进行抛光处理再进行封孔处理，使得铁基非晶合金层22的防腐和导电效果达到最佳。

作为再一优选实施例，可以调节制备铁基非晶合金层22的工艺条件，以实现降低铁基非晶合金层22中的孔隙率，如控制孔隙率低于10%。当然，该通过调节制备铁基非晶合金层22的工艺也可以结合上述对铁基非晶合金层22表面处理的方法如封孔处理、抛光处理等方法结合。

由上述可知，上述实施例镁合金原材料或镁合金制品通过依次层叠结合的铝层或铝合金层21与铁基非晶合金层22所构成的导电防腐涂层2，赋予了该镁合金原材料或镁合金制品同时具有优异的防腐和导电性能，同时，增强了导电防腐涂层2与镁合金基材1的结合强度，有效避免了该导电防腐涂层2发生脱离现象，也即是解决了Fe基非晶合金涂层与镁合金直接接触而形成的界面电极电位相差过大而导致电偶腐蚀的现象。

相应地，本发明实施例还提供了一种制备上述镁合金原材料或镁合金制品的导电防腐涂层2的方法。该方法工艺流程请参见图2，同时请参见图1，制备上述镁合金原材料或镁合金制品的导电防腐涂层2的方法包括如下步骤：

S01.在镁合金基材1表面制备铝层或铝合金层21；

S02.在铝层或铝合金层表面制备铁基非晶合金层：采用热喷涂工艺，以铁基非晶合金材料为原料，在步骤S01制备的铝层或铝合金层21外表制备铁基非晶合金层22。

具体地，上述步骤S01中，制备铝层或铝合金层21方法可以采用喷涂工艺来制备。当然，该铝层或铝合金层21也可以采用本领域其他工艺来制备。当采用热喷涂工艺制备铝层或铝合金层21时，该热喷涂工艺可以是热喷涂工艺可以选用电弧喷涂、等离子喷涂、高速火焰喷涂、爆炸喷涂或冷喷涂等。各种热喷涂工艺条件参照现有工艺条件进行设置即可。

在该步骤S01中，制备形成的铝层或铝合金层21的厚度如上文所述，优选为50～150μm。制备铝层或铝合金层21的材料选用铝或铝合金，其中，铝可以选用纯度大于99.5%的工业铝粉；铝合金可以选用铝的重量百分含量不低于为50%的铝合金粉体。该铝合金可以是铝锌合金等。

在该步骤S01中，上述镁合金基材1如上文所述，可以是加工之前的镁合金原材料，也可以是镁合金原材料经过铸造等手段处理后的镁合金制品。其中镁合金原材料可以是镁合金AZ91D、AZ31等；该镁合金制品可以是机械加工领域中的零部件或整套设备等制品，如由材质为镁合金AZ91D、AZ31的零部件。

作为优选实施例，在进行上述步骤S01之前，还包括对镁合金基材1进行表面粗糙处理的步骤。具体地，该粗糙处理方法可以是喷砂处理法。当然，该粗糙处理方法也可以采用本领域其他粗糙处理方法来处理镁合金基材1表面，使其表面具有一定的粗糙度。对镁合金基材1表面进行粗糙度处理，是为了增加镁合金基材1表面单位面积内的粗糙点数（粗糙程度），扩大镁合金基材1的表面积，从而增加铝层或铝合金层21与镁合金基材1结合的能力。在优选实施例中，经粗糙处理后的镁合金基材1表面粗糙度值Ra为60μm～100μm。

应该理解，上述步骤S01中的镁合金基材1是事先经过前期的污垢剥离和清洗工作等处理过的，这样，在制备铝层或铝合金层21之时保证该镁合金基材1表面的清洁。

上述步骤S02中，为了使得热喷涂所形成的铁基非晶合金层22孔隙率低，在优选实施例中，热喷涂工艺可以选用电弧喷涂、等离子喷涂、高速火焰喷涂、爆炸喷涂或冷喷涂等。具体地，各种热喷涂工艺条件参照现有工艺条件进行设置即可。当然，如果根据本发明实施例所公开的依次制备铝层或铝合金层21和铁基非晶合金层22步骤而适当的调整各种热喷涂工艺的条件均属于本发明公开和保护的范围。

上述步骤S02中的铁基非晶合金层22材料即铁基非晶合金材料原料的配方对铁基非晶合金层22的质量及导电性能有着重要影响。作为优选实施例，上述铁基非晶合金材料含有Fe元素、稀土元素、其他过渡元素和非金属元素；以所述铁基非晶合金材料总重量为100%计，其他过渡元素重量百分比含量为3%～40%，非金属元素重量百分比为5%～40%；稀土元素重量百分比为0～5%，余量为Fe元素。

具体地，上述其他过渡金属元素为Cr、Co、Mo、Mn、Ni、Nb、W中的至少一种，非金属元素为C、P、B、Si中的至少一种，稀土元素可选用本领域常用的稀土元素。

因此，该铁基非晶合金材料可以是下几种优选实施例：

第一种：该铁基非晶合金材料含有如下重量百分含量的元素：B:4～7%、Si:2～9%、Cr:2～10%、Ni:3～8%、Al:1～3%、余量为Fe。

第二种：该铁基非晶合金材料含有如下重量百分含量的元素：

Cr:10～20%、Mn:1～5%、W:1～2%、Mo:1～6%、B:5～15%、C:1～5%、Si:2～4%、余量为Fe。

第三种：该铁基非晶合金材料含有如下重量百分含量的元素：

Cr:10～20%、Mo:10～15%、Si:1～8%、C:0～8%、B:0～4%，余量为Fe。

第四种：该铁基非晶合金材料含有如下重量百分含量的元素：

Cr:20～25%、N:4～8%、W:2～6%、C:2～8%，余量为Fe。

作为具体实施例，上述各实施例中的铁基非晶合金材料可以是铁基非晶合金丝材、铁基非晶合金棒材或铁基非晶合金粉材中的任一中。具体选用哪种形态的铁基非晶合金材料可以根据实际的热喷涂现有工艺条件进行灵活选用。

当然，如果不考虑喷涂形成的铁基非晶合金层22的孔隙率，该步骤S02上述铁基非晶合金材料还可以直接选用本领域以公开配方的铁基非晶合金材料。

为了使得该步骤S02制备的铁基非晶合金层22具有更优的防腐能力，在进一步优选实施例中，在上述步骤S02之后，还包括对步骤S02制备的铁基非晶合金层22进行抛光处理的步骤。该抛光处理如上文所述，可以对铁基非晶合金层22产生一定的压实效果，以实现减少铁基非晶合金层22中的孔隙和孔洞的效果，另外，在抛光处理过程中产生的粉末还可以对铁基非晶合金层22表面的孔隙起到填充作用，从而起到阻止有害物质与镁合金基材1接触而达到防腐的作用。经抛光处理后的铁基非晶合金层22外表面的粗糙度值Ra优选为3.2～25μm。

或在另一优选实施例中，在上述步骤S02之后，还包括对步骤S02制备的铁基非晶合金层22封孔处理的步骤。

或在另一优选实施例中，在上述步骤S02之后，还包括对步骤S02制备的铁基非晶合金层22依次进行抛光处理和的采用封孔剂封孔处理的步骤。在封孔处理中，该封孔剂能有效起到封堵铁基非晶合金层22中的微观结构的孔隙，从而阻止了有害物质与镁合金基材1接触，避免镁合金基材1腐蚀。抛光处理能尽可能的保证封孔剂填充在孔隙中，避免存留在铁基非晶合金层22的外表面，从而保证镁合金原材料或镁合金制品的导电性能。其中，封孔剂如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

因此，上述实施例制备镁合金原材料或镁合金制品的导电防腐涂层2的方法在镁合金基材1表面依次制备铝层或铝合金层21和铁基非晶合金层22，其工艺简单，条件易控，制备的导电防腐涂层质量高，有效提高了生产效率高，降低了生产成本。

以下通过多个实施例来举例说明上述镁合金原材料或镁合金制品及其导电防腐涂层的制备方法等方面。

实施例1

一种镁合金AZ91D原材料及其表面导电防腐涂层的制备方法。

该镁合金AZ91D原材料表面导电防腐涂层的制备方法如下：

（1）污垢剥离和清洗处理：以镁合金AZ91D作为基材，先使用超声波丙酮进行除油处理；

（2）镁合金AZ91D基材的表面粗糙处理：经步骤（1）处理后的镁合金AZ91D基材采用120#白刚玉砂粒进行喷砂处理其表面，被处理后的基材表面形成有一定粗糙度的均匀粗糙表面，其粗糙度为90±10微米；

（3）在镁合金AZ91D基材的表面制备铝层：采用超音速火焰喷涂技术，该超音速火焰喷涂工艺按照操作说明进行设置调试即可，利用工业铝粉（铝粉粒径以30微米粒径为主体）喷涂一层纯铝涂层，工业铝粉纯铝含量大于99.5%，铝涂层厚度为84微米左右；

（4）在铝层外表面制备铁基非晶合金层：以铁基非晶合金粉末为原来，采用超音速火焰喷涂工艺在步骤（3）制备的铝层外表面制备铁基非晶合金涂层；

其中，铁基非晶合金粉末的配方为：B:5wt%、Si:wt8%、Cr:10wt%、Ni:6wt%、Al:2wt%、余量为Fe，铁基非晶合金粉末粒径以30微米粒径为主体；

超音速火焰喷涂工艺的条件按照操作说明进行设置调试即可；该工艺制备的铁基非晶合金涂层中非晶化比例占95%以上，铁基非晶合金涂层为152微米；

（5）对铁基非晶合金层抛光处理：对步骤（4）制备的铁基非晶合金层直接进行抛光处理，使表面产生一定的光洁度，抛光处理后表面粗糙度Ra为8～14μm。

将本实施例1制备的镁合金AZ91D原材料进行导电性性能和防腐性能测试，测试结果如下：

1.导电性能测试：采用表面电阻仪进行测试，表面电阻测试仪有两块1英寸*1英寸正方的镀金探头，再施加表面压力所测结果，测试结果如下表1：

表1

2.防腐性能测试：采用国家标准规定的中性盐雾测试方法对其防腐性能进行测试，经测试得知，经过96小时中性盐雾处理后涂层依然完好无损。

由表1和防腐性能测试结果可知，该实施例制备由铝层和铁基非晶合金层构成的防腐导电防腐涂层具有优异的导电性能和防腐性能，其中，导电防腐涂层的表面电阻小于10mΩ。

实施例2

一种镁合金AZ31原材料及其表面导电防腐涂层的制备方法。

该镁合金AZ31原材料表面导电防腐涂层的制备方法如下：

（1）污垢剥离和清洗处理：以镁合金AZ31作为基材，先使用超声波丙酮进行除油处理；

（2）镁合金AZ31基材的表面粗糙处理：经步骤（1）处理后的镁合金AZ31基材采用120#白刚玉砂粒进行喷砂处理其表面，被处理后的基材表面形成有一定粗糙度的均匀粗糙表面，其粗糙度为80±10微米；

（3）在镁合金AZ31基材的表面制备铝层：采用大气等离子喷涂技术，该大气等离子喷涂工艺按照操作说明进行设置调试即可，利用工业铝粉（铝粉粒径以30微米粒径为主体）喷涂一层纯铝涂层，工业铝粉纯铝含量大于99.5%，铝涂层厚度为96微米左右；

（4）在铝层外表面制备铁基非晶合金层：以铁基非晶合金粉末为原来，采用大气等离子喷涂工艺在步骤（3）制备的铝层外表面制备铁基非晶合金涂层；

其中，铁基非晶合金粉末的配方为：Cr：20wt%、Mn:3wt%、W:2wt%、Mo:4wt%、B:5wt%、C:1wt%、Si:4wt%、余量为Fe。铁基非晶合金粉末粒径以30微米粒径为主体；

大气等离子喷涂工艺的条件按照操作说明进行设置调试即可；该工艺制备的铁基非晶合金涂层中非晶化比例占90%以上，铁基非晶合金涂层为170微米；

（5）对铁基非晶合金层依次进行抛光处理和封孔处理：对步骤（4）制备的铁基非晶合金层依次进行抛光处理和封孔处理，使表面产生一定的光洁度，抛光处理后表面粗糙度Ra为20～25微米；其中，封孔处理所用的封孔剂为甘油酯树脂型封孔剂，封孔处理的方法为喷涂方法。

将本实施例2制备的镁合金AZ31原材料进行导电性性能和防腐性能测试，测试结果如下：

1.导电性能测试：采用表面电阻仪进行测试，测定方法如实施例1，测试结果如下表2：

表2

2.防腐性能测试：采用国家标准规定的中性盐雾测试方法对其防腐性能进行测试，经测试得知，经过96小时中性盐雾处理后涂层依然完好无损。

由表2和防腐性能测试结果可知，该实施例制备由铝层和铁基非晶合金层构成的防腐导电防腐涂层具有优异的导电性能和防腐性能，其中，导电防腐涂层的表面电阻小于8mΩ。

实施例3

一种镁合金AZ91D原材料及其表面导电防腐涂层的制备方法。

该镁合金AZ91D原材料表面导电防腐涂层的制备方法如下：

（1）污垢剥离和清洗处理：获取镁合金AZ91D原材料的三个样品，定义为样品1、样品2和样品3，各样品参照实施例1的步骤（1）进行处理；

（2）镁合金AZ91D基材的表面粗糙处理：分别对样品1、样品2和样品3进行表面粗糙处理，该粗糙处理参照实施例1的步骤（2）进行，使得最终样品1、样品2和样品3表面粗糙度均为90±10微米；

（3）在镁合金AZ91D基材的表面制备铝层：采用超音速火焰喷涂技术，该超音速火焰喷涂工艺按照操作说明进行设置调试即可，利用工业铝粉（铝粉粒径以30微米粒径为主体）分别在样品1、样品2和样品3喷涂一层纯铝涂层，工业铝粉纯铝含量大于99.5%，样品1、样品2和样品3表面铝涂层厚度为112微米左右；

（4）在铝层外表面制备铁基非晶合金层：以铁基非晶合金粉末为原来，采用超音速火焰喷涂工艺分别在样品1、样品2和样品3由步骤（3）制备的铝层外表面制备铁基非晶合金涂层；

其中，铁基非晶合金粉末的配方为：Cr:13wt%、Mo:20wt%、Si:2wt%、C:8wt%，B:2wt%，余量为Fe；该铁基非晶合金粉末粒径以30微米粒径为主体；

超音速火焰喷涂工艺的条件按照操作说明进行设置调试即可；该工艺在样品1、样品2和样品3表面制备的铁基非晶合金涂层中非晶化比例均占95%以上，铁基非晶合金涂层为205微米；

（5）对样品2和样品3的铁基非晶合金层进行封孔和/或抛光处理：

对样品1的处理：不对经步骤（4）处理样品1的铁基非晶合金层做封孔和/或抛光处理；

对样品2的处理：对在步骤（4）制备的铁基非晶合金层依次进行抛光处理和封孔处理，使表面产生一定的光洁度，抛光处理后表面粗糙度Ra为10～15微米其中，封孔处理所用的封孔剂为甘油酯树脂型封孔剂，封孔处理的方法为印刷方法；

对样品3的处理：对在步骤（4）制备的铁基非晶合金层进行封孔处理，并保证封孔膜层薄。

将本实施例3制备的镁合金AZ91D原材料样品1、样品2和样品3进行导电性性能和防腐性能测试，测试结果如下：

1.导电性能测试：采用表面电阻仪进行测试，测定方法如实施例1，测试结果如下表3：

表3

2.防腐性能测试：采用国家标准规定的中性盐雾测试方法对样品1、样品2和样品3进行防腐性能测试，测试如下：

样品1：经过48小时中性盐雾处理后，样品1的表面如图4所示，将其与样品1在未进行耐盐处理之前的照片如图3相比，样品1的导电防腐层能耐48小时的盐腐蚀，经过48小时中性盐雾处理后涂层依然完好无损；

样品2：经过48小时中性盐雾处理后，样品2的表面照片如图6所示，将其与样品2在未进行耐盐处理之前的照片如图5相比，样品2的导电防腐层能耐48小时的盐腐蚀，经过48小时中性盐雾处理后涂层依然完好无损；

样品3：经过120小时中性盐雾处理后，样品3的表面照片如图9所示，将其与样品3在未进行耐盐处理之前的照片如图7、图7的电子显微镜放大图8相比，样品3的导电防腐层能耐120小时的中性盐雾腐蚀，经过120小时中性盐雾处理后涂层依然完好无损。

由表3和防腐性能测试结果可知，该实施例制备由铝层和铁基非晶合金层构成的防腐导电防腐涂层具有优异的导电性能和防腐性能，其中，导电防腐涂层的表面电阻小于9mΩ，且能耐48小时的盐腐蚀，其中样品3耐盐腐蚀的高达120小时。

实施例4

一种镁合金AZ91D原材料及其表面导电防腐涂层的制备方法。

该镁合金AZ91D原材料表面导电防腐涂层的制备方法如下：

（1）污垢剥离和清洗处理：获取镁合金AZ91D原材料并参照实施例1的步骤（1）进行处理；

（2）镁合金AZ91D基材的表面粗糙处理：粗糙处理参照实施例1的步骤（2）进行，使得镁合金AZ91D原材料最终表面粗糙度为70±10微米；

（3）在镁合金AZ91D基材的表面制备铝层：采用超音速电弧喷涂技术，该超音速电弧喷涂按照操作说明进行设置调试即可，利用AlZn合金丝材，其中铝占70wt%、Zn占30wt%，在镁合金AZ91D基材喷涂一层纯铝涂层，工业铝粉纯铝含量大于99.5%，铝合金涂层厚度为96微米左右；

（4）在铝层外表面制备铁基非晶合金层：以铁基非晶合金粉末为原来，采用超音速电弧喷涂工艺在镁合金AZ91D基材的由步骤（3）制备的铝层外表面制备铁基非晶合金涂层；其中，

铁基非晶合金粉末的配方为：Cr元素25wt%、Ni元素6wt%、W元素4wt%、C元素5wt%，余量为Fe；该铁基非晶合金粉末粒径以30微米粒径为主体；

超音速电弧喷涂工艺的条件按照操作说明进行设置调试即可；该工艺制备的铁基非晶合金涂层中非晶化比例占95%以上，铁基非晶合金涂层为122微米；

直接将本实施例4步骤（4）处理的制备的镁合金AZ91D原材料进行导电性性能和防腐性能测试，测试结果如下：

1.导电性能测试：采用表面电阻仪进行测试，测定方法如实施例1，测试结果如下表4：

表4

2.防腐性能测试：采用国家标准规定的中性盐雾测试方法对镁合金AZ91D原材料依次在48小时和96小时进行防腐性能测试，测试结果如下：

经过48小时中性盐雾处理后涂层的照片如图10所示，经96小时中性盐雾处理后的照片如图11所示。对比图10和图11可知，本实施例制备的导电防腐涂层经过48小时中性盐雾处理后依然完好无损，但是经过96小时中性盐雾处理后涂层出现锈斑及突起，究其缘由，可以是因电弧喷涂导致铁基非晶合金层的孔隙率较大而致。

由表4和防腐性能测试结果可知，该实施例制备由铝层和铁基非晶合金层构成的防腐导电防腐涂层具有优异的导电性能和防腐性能，其中，导电防腐涂层的表面电阻小于5mΩ，且能耐48小时的盐腐蚀。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (24)

1.一种镁合金原材料，包括镁合金基材和结合在所述镁合金基材表面的导电防腐涂层，其特征在于：所述导电防腐涂层由层叠结合有铝层或铝合金层与铁基非晶合金层构成，且所述铝层或铝合金层与所述镁合金基材层叠结合；所述铝合金层中铝的重量百分含量不低于50%，所述铁基非晶合金层单位体积中的非晶化率不低于90%；形成所述铁基非晶合金层的铁基非晶合金材料含有Fe元素、稀土元素、其他过渡元素和非金属元素；以所述铁基非晶合金材料总重量为100%计，其他过渡元素重量百分比含量为3%～40%，非金属元素重量百分比为5%～40%；稀土元素重量百分比为0～5%，余量为Fe元素；所述其他过渡金属元素为Cr、Co、Mo、Mn、Ni、Nb、W中的至少一种；所述非金属元素为C、P、B、Si中的至少一种。

2.如权利要求1所述的镁合金原材料，其特征在于：所述铁基非晶合金涂层外表面为经抛光处理后的表面、封孔处理后的表面或抛光后再封孔处理的表面或封孔后再抛光的表面。

3.如权利要求2所述的镁合金原材料，其特征在于：所述铁基非晶合金层外表面为封孔处理后的表面或抛光后再封孔处理的表面时，所述封孔处理后形成的封孔剂层厚度为20～200nm。

4.如权利要求2或3所述的镁合金原材料，其特征在于：所述封孔处理所用的封孔剂为甘油酯树脂型封孔剂、聚酰亚胺树脂型封孔剂、酚醛树脂型封孔剂中的至少一种。

5.如权利要求2所述的镁合金原材料，其特征在于：所述抛光处理后的铁基非晶合金层外表面的粗糙度值Ra为3.2～25μm。

6.如权利要求1～3任一项所述的镁合金原材料，其特征在于：所述铁基非晶合金层的厚度为100μm～250μm。

7.如权利要求1～3任一项所述的镁合金原材料，其特征在于：所述铝层或铝合金层的厚度为50μm～150μm。

8.一种镁合金制品，包括镁合金基材和结合在所述镁合金基材表面的导电防腐涂层，其特征在于：所述导电防腐涂层由层叠结合有铝层或铝合金层与铁基非晶合金层构成，且所述铝层或铝合金层与所述镁合金基材层叠结合；所述铝合金层中铝的重量百分含量不低于50%，所述铁基非晶合金层单位体积中的非晶化率不低于90%；形成所述铁基非晶合金层的铁基非晶合金材料含有Fe元素、稀土元素、其他过渡元素和非金属元素；以所述铁基非晶合金材料总重量为100%计，其他过渡元素重量百分比含量为3%～40%，非金属元素重量百分比为5%～40%；稀土元素重量百分比为0～5%，余量为Fe元素；所述其他过渡金属元素为Cr、Co、Mo、Mn、Ni、Nb、W中的至少一种；所述非金属元素为C、P、B、Si中的至少一种。

9.如权利要求8所述的镁合金制品，其特征在于：所述铁基非晶合金涂层外表面为经抛光处理后的表面、封孔处理后的表面或抛光后再封孔处理的表面或封孔后再抛光的表面。

10.如权利要求9所述的镁合金制品，其特征在于：所述铁基非晶合金层外表面为封孔处理后的表面或抛光后再封孔处理的表面时，所述封孔处理后形成的封孔剂层厚度为20～200nm。

11.如权利要求9或10所述镁合金制品，其特征在于：所述封孔处理所用的封孔剂为甘油酯树脂型封孔剂、聚酰亚胺树脂型封孔剂、酚醛树脂型封孔剂中的至少一种。

12.如权利要求9所述的镁合金制品，其特征在于：所述抛光处理后的铁基非晶合金层外表面的粗糙度值Ra为3.2～25μm。

13.如权利要求9～10任一项所述的镁合金制品，其特征在于：所述铁基非晶合金层的厚度为100μm～250μm。

14.如权利要求9～10任一项所述的镁合金制品，其特征在于：所述铝层或铝合金层的厚度为50μm～150μm。

15.一种制备如权利要求1～7任一项所述镁合金原材料或如权利要求8～14任一项所述的镁合金制品的导电防腐涂层的方法，包括如下步骤：

在镁合金基材表面制备铝层或铝合金层；

采用热喷涂工艺，以铁基非晶合金材料为原料，在所述铝层或铝合金层外表制备铁基非晶合金层。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：在制备所述铁基非晶合金层之后，还包括对所述铁基非晶合金层抛光处理的步骤或封孔处理的步骤或对所述铁基非晶合金层进行抛光处理后封孔处理的步骤。

17.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于：所述热喷涂工艺为电弧喷涂、等离子喷涂、高速火焰喷涂、爆炸喷涂或冷喷涂工艺。

18.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述铁基非晶合金材料还含有Al元素，所述铁基非晶合金材料含有如下重量百分含量的元素：

B:4～7%、Si:2～9%、Cr:2～10%、Ni:3～8%、Al:1～3%，余量为Fe。

19.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述铁基非晶合金材料含有如下重量百分含量的元素：

Cr:10～20%、Mn:1～5%、W:1～2%、Mo:1～6%、B:5～15%、C:1～5%、Si:2～4%，余量为Fe。

20.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述铁基非晶合金材料含有如下重量百分含量的元素：

Cr:10～20%、Mo:10～15%、Si:1～8%、C:0～8%、B:0～4%，余量为Fe。

21.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述铁基非晶合金材料还含有N元素，所述铁基非晶合金材料含有如下重量百分含量的元素：

Cr:20～25%、N:4～8%、W:2～6%、C:2～8%，余量为Fe。

22.如权利要求15、16任一项所述的方法，其特征在于：所述铁基非晶合金材料为铁基非晶合金丝材、铁基非晶合金棒材或铁基非晶合金粉材。

23.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于：在所述镁合金基材表面制备铝层或铝合金层的步骤之前，还包括对所述镁合金基材进行表面粗糙处理的步骤。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于：所述镁合金基材经表面粗糙处理后，所述镁合金基材表面粗糙度值Ra为60μm～100μm。