CN108187994B - 一种提高镁合金耐应力腐蚀性能环氧涂层的制备方法 - Google Patents

一种提高镁合金耐应力腐蚀性能环氧涂层的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高镁合金耐应力腐蚀性能环氧涂层的制备方法,属于金属表面保护及应用技术领域;对镁合金表面采用酸洗活化,活化液为5‑7wt.%磷酸和1‑2wt.%硫酸,活化时间15‑20s;涂层成分包括45‑55wt.%环氧树脂、3‑5 wt.%二乙烯三胺和2‑4 wt.%丙酮;将经过酸洗活化的镁合金材料全浸入涂层中8‑12s取出;本发明通过对镁合金表面采用酸洗的方法,使镁合金材料表面形成R a=16μm的粗糙度,并通过限定环氧涂层的成分和涂覆时间,使镁合金表面牢固涂覆环氧涂层,本发明进一步通过环氧涂层的制备提高了镁合金耐应力腐蚀性能,对镁合金材料在一定载荷且有腐蚀环境条件下服役提供了一种有效的防护方法。

Description

一种提高镁合金耐应力腐蚀性能环氧涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及金属表面保护及应用技术领域,具体涉及一种提高镁合金耐应力腐蚀性能环氧涂层的制备方法。
背景技术
应力腐蚀断裂是一种低应力失效形式,危害性很大,工程结构件往往会因此发生突然断裂,造成灾难性事故。而金属镁及镁合金化学性质活泼,耐蚀性差,且工程服役环境复杂。因此,在镁合金表面制备有效的应力腐蚀防护涂层,成为其未来在工程结构领域安全可靠广泛应用的关键。
众所周知,环氧树脂具有优良的耐蚀性能。但材料的应力腐蚀性能并不是应力与腐蚀环境作用的简单叠加,而是二者相互“协同”造成的。材料的动态力学性能与其耐蚀性能并不是线性相关的。外加载荷的作用,对涂层与基体界面结合性能(结合强度)提出了更高要求,使镁合金应力腐蚀防护涂层的制备难度大大高于单纯在镁基材料表面耐蚀涂层的制备。
目前,气相沉积、激光冲击处理、等离子电解氧化、电镀、化学镀等表面处理方法并不能对镁合金应力腐蚀性能起到有效防护作用,且存在需要设备复杂、价格昂贵或局限于构件几何形状等缺点。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足,提供一种能够承担一定外加载荷作用的,能提高镁合金耐应力腐蚀性能的环氧涂层的制备方法。
为了达到上述目的,本发明是通过如下技术方案实现的。
一种提高镁合金耐应力腐蚀性能环氧涂层的制备方法包括以下步骤:镁合金表面砂纸打磨;超声清洗;碱洗;去离子水冲洗;干燥;酸洗活化;去离子水冲洗;干燥;涂层制备;固化干燥;所述的酸洗活化处理液主要成分是5-7wt.%磷酸和1-2wt.%硫酸,活化时间15-20s;所述的涂层制备,涂层的成分包括45-55wt.%环氧树脂、3-5 wt.%二乙烯三胺和2-4wt.%丙酮;将经过酸洗活化的镁合金材料全浸入涂层中8-12s取出。
优选的,所述的酸洗活化处理液成分是7wt.%磷酸和2wt.%硫酸,活化时间15s。
优选的,所述的涂层制备,涂层的成分包括50wt.%环氧树脂、4 wt.%二乙烯三胺和3 wt.%丙酮;将经过酸洗活化的镁合金材料全浸入涂层中10s取出。
优选的,所述的碱洗洗液采用3 wt.%氢氧化钠、1.5 wt.%硅酸钠、0.5 wt.%十二烷基苯磺酸钠,碱洗的处理温度65℃,碱洗时间8 min。
优选的,所述的固化干燥,在室温下晾干,晾置时间为120h。
本发明通过碱洗去除了镁合金材料表面污物;酸洗活化采用限定的洗液配方和活化时间,在镁合金材料表面形成一定粗糙度,即R a=16μm,以便于后续镁基材料表面环氧涂层的涂覆并获得较强的结合效果。
选用室温下能使环氧树脂固化的胺类固化剂来进行涂层制备,使涂覆的效率明显提高,同时,限定经过酸洗活化的镁合金材料浸入涂层材料的时间,达到最佳的涂覆厚度,提高了环氧涂层与镁合金的表面的结合度。
本发明与现有技术相比具有如下列有益效果。
本发明通过对镁合金表面采用酸洗的方法,使镁合金材料表面形成R a=16μm的粗糙度,并通过限定环氧涂层的成分和涂覆时间,使镁合金表面牢固涂覆环氧涂层,经本发明环氧涂层处理后,镁合金材料在空气中慢拉伸性能较好,空气环境可视为一种惰性介质,即环氧涂层处理后镁合金在空气中的耐应力腐蚀性能高于镁合金基体材料,使环氧涂层与镁合金基体结合强度可以达到承担一定载荷的能力;本发明在环氧涂层优良耐蚀性能的基础上,进一步提高环氧涂层对镁合金应力腐蚀性能防护效果,对镁合金材料在一定载荷且有腐蚀环境条件下服役提供了一种更加安全可靠的技术;并且,这一方法所需采用的设备及工艺流程简单、成本低、操作方便。
附图说明
图1为实施例1镁合金经环氧涂层处理后横截面形貌图。
图2为实施例1环氧涂层处理前后镁合金在空气中慢拉伸应力-应变曲线图。
图3为实施例1中环氧涂层处理前后镁合金在腐蚀环境中慢拉伸应力-应变曲线图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例和附图,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。下面结合实施例详细说明本发明的技术方案,但保护范围不被此限制。
实施例1
按下列配方配置酸洗活化处理液,每升水中含有:磷酸5g,硫酸1g。
按下列配方配置碱洗洗液,每升水中含有:3g氢氧化钠、1.5g硅酸钠、0.5g十二烷基苯磺酸钠。
按下列配方配置环氧涂层,每升水中含有:45g环氧树脂、3g二乙烯三胺和2g丙酮。
提高镁合金耐应力腐蚀性能环氧涂层的制备方法为:镁合金表面砂纸打磨;超声清洗;碱洗;去离子水冲洗;干燥;酸洗活化;去离子水冲洗;干燥;涂层制备;固化干燥;具体为:先将镁合金打磨,再将镁合金放入无水乙醇的烧杯中,在超声清洗仪中超声处理,通过配制的碱洗洗液进行碱洗除污,碱洗的处理温度65℃,碱洗时间为8min,用去离子水彻底冲洗至表面pH达到中性,干燥后,采用配合的酸洗活化处理液对镁合金进行表面活化,活化时间为15s,之后用去离子水彻底冲洗至表面pH达到中性,干燥,将干燥后经过活化的镁合金全部浸入配制的环氧涂层内8s取出,之后在室温下晾干,晾置时间为100h,得到形成具有耐应力腐蚀性能的涂覆有环氧涂层的镁合金。
实施例2
按下列配方配置酸洗活化处理液,每升水中含有:磷酸7g,硫酸2g。
按下列配方配置碱洗洗液,每升水中含有:4g氢氧化钠、2g硅酸钠、0.5g十二烷基苯磺酸钠。
按下列配方配置环氧涂层,每升水中含有:55g环氧树脂、5g二乙烯三胺和4g丙酮。
提高镁合金耐应力腐蚀性能环氧涂层的制备方法为:镁合金表面砂纸打磨;超声清洗;碱洗;去离子水冲洗;干燥;酸洗活化;去离子水冲洗;干燥;涂层制备;固化干燥;具体为:先将镁合金打磨,再将镁合金放入无水乙醇的烧杯中,在超声清洗仪中超声处理,通过配制的碱洗洗液进行碱洗除污,碱洗的处理温度75℃,碱洗时间为10min,用去离子水彻底冲洗至表面pH达到中性,干燥后,采用配合的酸洗活化处理液对镁合金进行表面活化,活化时间为18s,之后用去离子水彻底冲洗至表面pH达到中性,干燥,将干燥后经过活化的镁合金全部浸入配制的环氧涂层内10s取出,之后在室温下晾干,晾置时间为120h,得到形成具有耐应力腐蚀性能的涂覆有环氧涂层的镁合金。
实施例3
按下列配方配置酸洗活化处理液,每升水中含有:磷酸6g,硫酸1.5g。
按下列配方配置碱洗洗液,每升水中含有:3.5g氢氧化钠、2g硅酸钠、1.5g十二烷基苯磺酸钠。
按下列配方配置环氧涂层,每升水中含有:50g环氧树脂、4g二乙烯三胺和3g丙酮。
提高镁合金耐应力腐蚀性能环氧涂层的制备方法为:镁合金表面砂纸打磨;超声清洗;碱洗;去离子水冲洗;干燥;酸洗活化;去离子水冲洗;干燥;涂层制备;固化干燥;具体为:先将镁合金打磨,再将镁合金放入无水乙醇的烧杯中,在超声清洗仪中超声处理,通过配制的碱洗洗液进行碱洗除污,碱洗的处理温度60℃,碱洗时间为7min,用去离子水彻底冲洗至表面pH达到中性,干燥后,采用配合的酸洗活化处理液对镁合金进行表面活化,活化时间为20s,之后用去离子水彻底冲洗至表面pH达到中性,干燥,将干燥后经过活化的镁合金全部浸入配制的环氧涂层内12s取出,之后在室温下晾干,晾置时间为120h,得到形成具有耐应力腐蚀性能的涂覆有环氧涂层的镁合金。
对实施例1镁合金经涂层处理后进行横截面形貌SEM分析。
图1为镁合金经环氧涂层处理后横截面形貌图。涂层与基体结合界面呈凹凸状,这是酸洗活化主要结果,有利于环氧涂层与基体粘结强度的增加,综合分析,在镁合金表面涂覆的环氧涂层的基本质量良好。
对实施例1涂层处理前后镁合金在空气和腐蚀环境中进行慢拉伸性能测试。
试验设备:微机控制慢拉伸试验机,型号LETRY-WOML-10。应变速率:10-6/s。试验过程中,试样标距部分始终全浸于腐蚀环境(3.5 wt. % NaCl 溶液)中。
图2、3分别为环氧涂层处理前后镁合金材料在试验空气和腐蚀环境中的慢拉伸性能测试结果。从图2可以看出,经环氧涂层处理后,镁合金材料在空气中慢拉伸性能较好,曲线完整平滑,甚至略高于镁合金基体材料。这表明镁合金基体与环氧涂层结合强度可以达到承载一定载荷的能力。图3结果表明,镁合金材料在腐蚀环境中的应力腐蚀性能明显恶化,经环氧涂层处理后其耐应力腐蚀性能明显好于镁合金基体材料,也就是说,环氧涂层对镁合金材料的应力腐蚀性能起到了防护效果。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施方式仅限于此,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的前提下,还可以做出若干简单的推演或替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (4)

1.一种提高镁合金耐应力腐蚀性能环氧涂层的制备方法,包括以下步骤:镁合金表面砂纸打磨;超声清洗;碱洗;去离子水冲洗;干燥;酸洗活化;去离子水冲洗;干燥;涂层制备;固化干燥;其特征在于:所述的酸洗活化处理液成分是7 wt.% 磷酸和2 wt.% 硫酸,活化时间15s;所述的涂层制备,涂层的成分包括45-55 wt.% 环氧树脂、3-5 wt.% 二乙烯三胺和2-4 wt.% 丙酮;将经过酸洗活化的镁合金材料全浸入涂层中8-12s取出。
2.根据权利要求1所述的一种提高镁合金耐应力腐蚀性能环氧涂层的制备方法,其特征在于,所述的涂层制备,涂层的成分包括50 wt.%环氧树脂、4 wt.% 二乙烯三胺和3 wt.%丙酮;将经过酸洗活化的镁合金材料全浸入涂层中10s取出。
3.根据权利要求1所述的一种提高镁合金耐应力腐蚀性能环氧涂层的制备方法,其特征在于,所述的碱洗洗液采用3 wt.%氢氧化钠、1.5 wt.%硅酸钠、0.5 wt.%十二烷基苯磺酸钠,碱洗的处理温度65℃,碱洗时间8 min。
4.根据权利要求1所述的一种提高镁合金耐应力腐蚀性能环氧涂层的制备方法,其特征在于,所述的固化干燥,在室温下晾干,晾置时间为120h。
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