CN110846662A - 一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料及其制备方法，该方法包含：将铝和锌分别于150～170℃下进行保温，保温结束后，把铝进行熔炼，锌加入铝熔液中混合，锌熔化后保温，得到Al‑Zn合金熔液；当Al‑Zn合金熔液温度为600～640℃且呈半固态时，将于300～410℃真空条件下保温的镁合金插入Al‑Zn合金熔液中，并将温度降至390～410℃时保温，再升温至600～640℃使Al‑Zn合金熔液呈半固态，取出镁合金，表面处理，使表面光滑，然后将其于50～70℃在镀铜液中电镀，得到镀铜/石墨烯的镁合金复合材料。本发明的方法工艺简单，实现了在镁合金预制的中间层上直接电镀，获得耐磨耐腐蚀的镀层。

Description

一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种镁合金复合材料，具体涉及一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料及其制备方法。
背景技术
镁合金具有密度低，质量轻，比强度刚，比弹模量大，散热性好，减震性好等优点，广泛的应用于航空、航天、国防、军事、汽车、3C制品等领域，被誉为“21世纪绿色工程材料”。但是，镁合金常常存在耐腐蚀性能差和耐磨性能差等缺点，大大限制其应用及发展。
针对镁合金耐腐蚀性能和耐磨性能差等问题，一般采用的方法是对其表面进行改性处理。目前，常用的表面改性技术有化学转化处理、电镀、化学镀、阳极氧化、微弧氧化、激光表面处理、热喷涂、有机涂层以及固态热扩渗技术等。其中，电镀铜和石墨烯是有效提高镁合金表面耐腐蚀性能的一种方法，镁合金表面电镀铜和石墨烯后所获得的镀层具有良好的耐腐蚀性能、耐磨性、抗电磁干扰性能以及导电性能，因此航空、航天、汽车、3C制品和器材类厂家对镁合金电镀件有很大的需求。但是，由于镁合金的电位比铜低，直接在其表面电镀铜和石墨烯难度很大。
镁合金表面电镀铜和石墨烯工艺的关键是对镁合金进行镀前处理，需要在镁合金表面先得到过渡层。目前，采用电镀铜和石墨烯预先在镁合金表面获得预镀层的方法有：
(1)浸锌处理，这是镁合金电镀铜和石墨烯所要得到预镀层最常用的方法。首先，将镁合金先进行浸锌处理，再进行电镀铜和石墨烯，这种方法工艺复杂，采用的化学试剂较多，污染大，在活化和浸锌过程中，需要使用氰化物或氟化物，对人体健康和环境造成一定的影响，而且浸Zn层效果不易控制，容易造成不均匀，多孔，结合力差等缺陷；
(2)对经过酸洗、碱洗与活化处理后的镁合金进行化学镀镍处理，将化学镀镍后的镁合金再进行电镀铜和石墨烯，这也是目前镁合金镀铜和石墨烯前处理用得较多的一种，但是此种工艺也较复杂，成本高；
(3)先将镁合金进行氧化处理，在氧化层中涂以导电树脂后再进行电镀，从成本和效率角度，不适宜大批量生产；
(4)将镁合金置于多巴胺溶液中浸泡，通过多巴胺的自聚合组装，在镁合金表面获得聚多巴胺涂层。
上述方法，工艺复杂，大多经历机械打磨、除油、酸性浸蚀、活化、预制中间层和施镀等，且酸洗中常用硝酸，活化中常用氢氟酸，对环境造成污染，对于获得的中间过渡层，还需对其进行敏化、活化等操作，提高了成本，且对后续的工艺也带来很多影响。而且，先在镁合金表面所获得的预处理层效果不好，缺陷较多。
发明内容
本发明的目的是提供一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料及其制备方法，该方法解决了现有在镁合金表面镀铜和石墨烯工艺复杂的问题，工艺简单，实现了在镁合金预制的中间层上直接电镀，获得耐磨耐腐蚀的镀层。
为了达到上述目的，本发明提供了一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料的制备方法，该制备方法包含：
将铝和锌分别于150～170℃下进行保温，待保温结束后，把铝进行熔炼，把锌加入铝熔液中混合，锌熔化后保温，得到Al-Zn合金熔液；
当所述Al-Zn合金熔液温度为600～640℃且呈半固态时，将于300～410℃真空条件下保温的镁合金插入所述Al-Zn合金熔液中，并将温度降至390～410℃时保温，再升温至600～640℃使Al-Zn合金熔液呈半固态，取出镁合金，得到表面含复合铸造层的镁合金；
将所述含复合铸造层的镁合金表面处理，使表面光滑，然后将其于50～70℃在镀铜液中电镀，得到镀铜/石墨烯的镁合金复合材料。
其中，所述镀铜液包含：10～20g/L五水硫酸铜、10～32g/L焦磷酸钠、10～30g/L焦磷酸钾、10～20g/L酒石酸钠、1～5mg/L单层率为95％的石墨烯，且该镀铜液pH为10～12，采用氢氧化钠调节pH值。
优选地，所述锌和铝的质量比小于3：7。
优选地，所述铝和锌分别于150～170℃下进行保温30min。
优选地，所述电镀的电流密度为1～3A/dm2。
优选地，所述电镀的时间为40～70min。
优选地，所述温度降至400℃，采用风冷降温。
优选地，所述温度降至400℃保温1h。
优选地，所述电镀后，对材料进行清洗、干燥和烘干，得到镀铜/石墨烯的镁合金复合材料；该烘干温度为100℃，时间为50～70min。
优选地，所述铝采用纯铝；所述锌采用纯锌；所述镁合金选用AZ31镁合金、AZ91镁合金和AZ81镁合金中任意一种。
优选地，所述纯铝和纯锌表面打磨并用丙酮溶液超声清洗；所述镁合金表面打磨和除油。对所述纯铝、纯锌和镁合金做清洁和干燥处理，是为熔炼Al-Zn合金做的前期准备工作，去除材料表面残留的水分。
优选地，所述镁合金表面处理包含：打磨、切割、磨抛和清洗。更优选地，所述清洗采用酒精超声清洗。
本发明还提供了一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料，该复合材料的基体为镁合金，在该镁合金表面上含有Al-Zn复合铸造层，在该Al-Zn复合铸造层上镀有铜和石墨烯；其中，所述镁合金和Al-Zn复合铸造层相接触的表面形成Mg-Al或Mg-Zn的化合物或固溶体。
优选地，所述镁合金中含有其固有的相α-Mg和β-Mg17Al12，其与所述Al-Zn复合铸造层相接触的表面还含有Mg0.97Zn0.03、Mg7Zn3和Mg2Al3。
优选地，该复合材料采用所述的制备方法获得。
本发明的镀铜/石墨烯的镁合金复合材料及其制备方法，解决了现有在镁合金表面镀铜和石墨烯工艺复杂的问题，具有以下优点：
(1)本发明的方法，在镁合金表面形成一层Al-Zn复合铸造层，能够直接在Al-Zn复合铸造层上电镀铜和石墨烯，省去了镁合金表面浸锌处理、镀铜的活化、敏化等工艺过程，同时提高了镁合金的耐磨性和耐腐蚀性能；
(2)本发明的方法，通过控制Al-Zn合金熔液温度，在合适的温度插入镁合金，并快速降温至390～410℃保温，以减少镁合金少熔化，并利用Al-Zn合金提供的温度作为外部驱动力，在浓度差的驱使下，Al-Zn合金中的Al和Zn原子向镁合金中扩散，最后在镁合金表面形成了Mg-Al或Mg-Zn的化合物或固溶体，使得Al和Zn元素均匀分布在镁合金表面，为电镀铜提供较为理想的均匀复合铸造过渡层。而且，本发明的方法，将镁合金于390～410℃真空保温，减少了后续插入半固态Al-Zn合金时的温差，有利于Al和Zn元素均匀分布在镁合金表面；
(3)本发明的方法，复合铸造层主要由Mg0.97Zn0.03、Mg7Zn3和Mg2Al3组成，提高了镁合金基体的电位，复合铸造层在镁合金电镀过程中起到了中间过渡层的作用，利于在复合铸造层上电镀铜和石墨烯；
(4)本发明的方法，电镀过程中采用复合电镀的方法，在电镀铜的同时使石墨烯沉积到镁合金表面，增加了镁合金的耐磨性能，镁合金表面的铜增强了镁合金的耐腐蚀性能，对电镀后的试样在100℃的真空箱中保温，增强了铜和石墨烯与Al-Zn合金复合层的结合力，提高了材料的耐磨性和耐腐蚀性；
(5)本发明的方法，采用的镀铜液温度为50～70℃，在此温度范围内，电镀速度较快，镀层均匀，且镀层厚度适中，而且在镀铜液中加入NaOH调节镀液的pH值，在不同pH值下，所得到的试样的表面镀铜的质量也不相同；
(6)本发明的方法，在镀铜液中加入焦磷酸钠、焦磷酸钾和酒石酸钠，这些均具有络合能力，与水中的钙、镁离子形成络合物从而软化水，避免钙、镁离子对镀铜产生影响；本发明电镀铜采用的主盐为五水硫酸铜，直接电镀会造成镀层粗糙，与镁合金基体结合不牢，加入焦磷酸钠和焦磷酸钾这两种物质，其与硫酸铜形成焦磷酸铜纳Na6[Cu(P2O7)2]和焦磷酸铜钾Na6[Cu(P2O7)2]，配离子[Cu(P2O7)2]6-在电镀液中较稳定，在阴极上Cu2+转变成Cu，有利于在镁合金基体上电镀铜。
附图说明
图1为本发明实施例3含有复合铸造层的镁合金试样的界面组织图。
图2为本发明实施例3含有复合铸造层的镁合金试样横截面XRD图谱。
图3为本发明实施例3-5在不同pH的镀铜液下得到的试样的效果图。
图4为本发明实施例3-5在不同pH的镀铜液下得到的试样的电镜图。
图5为本发明实施例3-5的试样在不同时间下冲刷腐蚀磨损结果图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料的制备方法，该制备方法包含：
将铝和锌分别于150～170℃下进行保温，待保温结束后，把铝进行熔炼，把锌加入铝熔液中混合，锌熔化后保温，得到Al-Zn合金熔液；
当Al-Zn合金熔液温度为600～640℃且呈半固态时，将于300～410℃真空条件下保温的镁合金插入Al-Zn合金熔液中，并将温度降至390～410℃时保温，再升温至600～640℃使Al-Zn合金熔液呈半固态，取出镁合金，得到表面含复合铸造层的镁合金；
将含复合铸造层的镁合金表面处理，使表面光滑，然后将其于50～70℃在镀铜液中电镀，得到镀铜/石墨烯的镁合金复合材料。
其中，镀铜液包含：10～20g/L五水硫酸铜、10～32g/L焦磷酸钠、10～30g/L焦磷酸钾、10～20g/L酒石酸钠、1～5mg/L单层率为95％的石墨烯，且该镀铜液pH为10～12，采用氢氧化钠调节pH值。若pH值过小，Cu离子沉积困难，镀液深镀能力下降，但pH值过高，电流密度又会上升，在外界条件不变情况下，电镀过程加快，导致镀层不均匀，且会使电镀过程中铜发生局部溶解，结合力不牢。因此，需要控制电镀时镀铜液的pH值为10～12。
本发明的方法，通过控制Al-Zn合金熔液温度，在合适的温度插入镁合金，并快速降温至390～410℃保温，以减少镁合金少熔化，并利用Al-Zn合金提供的温度作为外部驱动力，在浓度差的驱使下，Al-Zn合金中的Al和Zn原子向镁合金中扩散，最后在镁合金表面形成了Mg-Al或Mg-Zn的化合物或固溶体，使得Al和Zn元素均匀分布在镁合金表面，为电镀铜提供较为理想的均匀复合铸造过渡层。而且，本发明的方法，将镁合金于300～410℃真空保温，减少了后续插入半固态Al-Zn合金时的温差，有利于Al和Zn元素均匀分布在镁合金表面。
本发明的方法，通过考虑镁合金的熔点及Al-Zn合金处于半固态状态的温度区间，确保镁合金棒材插入半固态的Al-Zn合金不熔化或者少熔化，因此镁合金的熔点和半固态的Al-Zn合金温度区间不能差别太大，因此将温度控制在600～640℃。
此外，本发明的方法，在电镀过程中采用复合电镀，在电镀铜的同时使石墨烯沉积到镁合金表面，增加了镁合金的耐磨性能，镁合金表面的铜增强了镁合金的耐腐蚀性能。采用该方法，省去了现有在镁合金电镀需要酸洗、碱洗和浸锌或镀镍等繁琐的操作，且Al-Zn复合铸造层与基体之间均匀性好，无缺陷，解决了运用金属复合铸造法制备Al-Zn过渡层及电镀铜和石墨烯所存在的结合性差，耐腐蚀性和耐磨性差等问题。
本发明采用的镀铜液温度为50～70℃，在此温度范围内，电镀速度较快，镀层均匀，且镀层厚度适中。本发明的镀铜液中加入的焦磷酸钠、焦磷酸钾和酒石酸钠均具有络合能力，与水中的钙、镁离子形成络合物从而软化水，避免钙、镁离子对镀铜产生影响。本发明电镀铜采用的主盐为五水硫酸铜，直接电镀会造成镀层粗糙，与镁合金基体结合不牢，加入焦磷酸钠和焦磷酸钾这两种物质，其与硫酸铜形成焦磷酸铜纳Na6[Cu(P2O7)2]和焦磷酸铜钾Na6[Cu(P2O7)2]，配离子[Cu(P2O7)2]6-在电镀液中较稳定，在阴极上Cu2+转变成Cu，有利于在镁合金基体上电镀铜。在镀铜液中加入NaOH调节镀液的pH值，在不同pH值下，所得到的试样的表面镀铜的质量也不相同。
进一步地，锌和铝的质量比小于3：7。加入Zn在Al中后，不可避免会出现Al和Zn的混合物，但是Zn含量需要控制，否则会对电镀时电流密度分布均匀情况产生影响，Zn含量较低时表面镀层厚度才能均匀，当Zn质量百分比超过31.6％后会发生共晶反应生成Al和Zn的共晶体，组织中的Zn含量增加明显，此时会影响镀层厚度的均匀度，因此需要控制锌和铝的质量比小于或等于3：7。
进一步地，铝和锌分别于150～170℃下进行保温30min。
进一步地，电镀的电流密度为1～3A/dm2。电流密度过小时，电镀时间增加，镀层少且分布不均匀。当电流密度过大时，电镀时间减少，但镀层分布不均匀，出现局部过厚或过薄，并且结合性差。
进一步地，电镀的时间为40～70min。
进一步地，温度降至400℃，采用风冷降温，使Al、Zn、Mg元素能进行较快的扩散。
进一步地，温度降至400℃保温1h。
进一步地，电镀后，对材料进行清洗、干燥和烘干，得到镀铜/石墨烯的镁合金复合材料；该烘干温度为100℃，时间为50～70min。对电镀后的试样在100℃的真空箱中保温，增强了铜和石墨烯与Al-Zn合金复合层的结合力，提高了材料的耐磨性和耐腐蚀性。
进一步地，铝采用纯铝；锌采用纯锌；镁合金选用AZ31镁合金、AZ91镁合金和AZ81镁合金中任意一种。本发明选用AZ31镁合金、AZ91镁合金和AZ81镁合金中任意一种，这些镁合金的熔点与半固态的Al-Zn合金温度区间相差较小，能够较好地避免镁合金表面熔化。
进一步地，纯铝和纯锌表面打磨并用丙酮溶液超声清洗；镁合金表面打磨和除油。对纯铝、纯锌和镁合金做清洁和干燥处理，是为熔炼Al-Zn合金做的前期准备工作，去除材料表面残留的水分。
进一步地，镁合金表面处理包含：打磨、切割、磨抛和清洗。更进一步地，清洗采用酒精超声清洗。
本发明还提供了一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料，该复合材料的基体为镁合金，在该镁合金表面上含有Al-Zn复合铸造层，在该Al-Zn复合铸造层上镀有铜和石墨烯；其中，镁合金和Al-Zn复合铸造层相接触的表面形成Mg-Al或Mg-Zn的化合物或固溶体。
进一步地，镁合金中含有其固有的相α-Mg和β-Mg17Al12，其与Al-Zn复合铸造层相接触的表面还含有Mg0.97Zn0.03、Mg7Zn3和Mg2Al3。
进一步地，该复合材料采用制备方法获得。
为了对本发明提供的一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料的制备方法进行更具体的说明，以下通过实施例1-5进行更详细的阐述。
实施例1
一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料的制备方法，该制备方法包含：
(1)以直径为Φ20的AZ31镁合金为原材料，对其表面进行打磨和除油，并于300℃的真空炉保温；
(2)将纯铝块和纯锌块用砂纸打磨平整，并放入装有丙酮溶液的烧杯中用超声波清洗20min；
(3)将已清洗的纯铝块和纯锌块按照质量比3:1进行配置，纯铝块30g，纯锌块10g，将纯铝块放入石墨坩埚中，纯锌块放入石英舟内，再把放有纯铝块的石墨坩埚和放有纯锌块的石英舟一起放入普通热处理炉中在150℃保温30min；
(4)待保温结束后，把放有纯铝块的石墨坩埚放入高频熔炼炉中进行熔炼，待纯铝完全澄清后，从普通热处理炉中取出纯锌块加入纯铝熔液中并进行搅拌，纯锌块完全熔化后保温5min，使Al-Zn成分均匀。
(5)用红外测温仪测量熔液温度，当温度为640℃时插入从真空炉中取出的AZ31镁合金棒(AZ31镁合金的熔点为650℃，因此Al-Zn合金为640℃时插入AZ31镁合金，其表面不会熔化)，并采用风冷迅速降温至400℃保温1h，随后升温至640℃，当Al-Zn熔体处于半固态时取出镁合金棒，随后将镁合金棒表面用砂纸打磨，切割，磨抛，再放入装有酒精溶液的超声波中清洗10min，吹干备用；
(6)将含有复合铸造层的镁合金试样在50℃下的恒温水浴锅中进行电镀，镀铜液含有：五水硫酸铜10g/L、焦磷酸钠14g/L、焦磷酸钾12g/L、酒石酸钠16g/L、1.5mg/L单层率为95％的石墨烯、2.4g/L的NaOH，镀铜液pH＝10，电流密度为1.5A/dm2，电镀时间为70min，将电镀后的AZ31镁合金试样用去离子水进行清洗后，在100℃的干燥箱中进行退火处理，保温时间为60min，得到镀铜/石墨烯的镁合金复合材料。
实施例2
一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料的制备方法，该制备方法与实施例1的基本相同，区别在于：
在步骤(1)中，采用的镁合金为直径为Φ15的AZ91镁合金；
在步骤(5)中，当温度为610℃时插入从真空炉中取出的AZ91镁合金棒(AZ91镁合金的熔点为596℃，因此Al-Zn合金为610℃插入时AZ91镁合金，其表面会发生轻度熔化)，并采用风冷迅速降温至400℃保温1h，随后升温至610℃，当Al-Zn熔体处于半固态时取出镁合金棒；
在步骤(6)中，镀铜液含有：五水硫酸铜10g/L、焦磷酸钠14g/L、焦磷酸钾12g/L、酒石酸钠16g/L、2mg/L单层率为95％的石墨烯、2.6g/L的NaOH，镀铜液pH＝11，电流密度为2A/dm2，电镀时间为70min，电镀温度为60℃。
实施例3
一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料的制备方法，该制备方法与实施例1的基本相同，区别在于：
在步骤(1)中，采用的镁合金为直径为Φ25的AZ81镁合金；
在步骤(5)中，当温度为610℃时插入从真空炉中取出的AZ81镁合金棒(AZ81镁合金的熔点为591℃，因此Al-Zn合金为610℃插入时AZ81镁合金表面会发生轻度熔化)，并采用风冷迅速降温至400℃保温1h，随后升温至610℃，当Al-Zn熔体处于半固态时取出镁合金棒；
在步骤(6)中，镀铜液含有：五水硫酸铜10g/L、焦磷酸钠14g/L、焦磷酸钾12g/L、酒石酸钠16g/L、3mg/L单层率为95％的石墨烯、3g/L的NaOH，镀铜液pH＝12，电流密度为2A/dm2，电镀时间为70min，电镀温度为70℃。
实施例4
一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料的制备方法，该制备方法与实施例3的基本相同，区别在于：
在步骤(6)中，镀铜液含有：五水硫酸铜10g/L、焦磷酸钠14g/L、焦磷酸钾12g/L、酒石酸钠16g/L、3mg/L单层率为95％的石墨烯、2.4g/L的NaOH，电流密度为2A/dm2，电镀时间为70min，电镀温度为70℃，镀铜液pH＝10。
实施例5
一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料的制备方法，该制备方法与实施例3的基本相同，区别在于：
在步骤(6)中，镀铜液含有：五水硫酸铜10g/L、焦磷酸钠14g/L、焦磷酸钾12g/L、酒石酸钠16g/L、3mg/L单层率为95％的石墨烯、2.6g/L的NaOH，电流密度为2A/dm2，电镀时间为70min，电镀温度为70℃，镀铜液pH＝11。
对本发明实施例3经步骤(5)得到的材料进行显微镜观察，如图1所示，为本发明实施例3含有复合铸造层的镁合金试样的界面组织图，能够清楚地看到在镁合金表面形成复合铸造层，复合铸造层与镁合金基体结合较平整，属于冶金结合。
对本发明实施例3经步骤(5)得到的材料从横截面作XRD物相分析，如图2所示，为本发明实施例3含有复合铸造层的镁合金试样横截面XRD图谱，从图中可以看出，除了镁合金中固有的相α-Mg和β-Mg17Al12外，镁合金外层所形成的物质由Mg0.97Zn0.03(Zn在镁中的固溶体)、Mg7Zn3和Mg2Al3组成，形成的化合物和固溶体的电位均比镁合金中的α-Mg电位正，因此提高了后续电镀时被镀金属表面的电位，有利于后续镀铜。
对本发明实施例3-5制备的表面镀铜和石墨烯的镁合金材料进行观察，如图3所示，为本发明实施例3-5在不同pH的镀铜液下得到的试样的效果图，如图4所示，为本发明实施例3-5在不同pH的镀铜液下得到的试样的电镜图，在不同pH的镀铜液下，得到的试样的表面镀铜质量不相同。当pH值为10时，其镀层表面存在疏松、多孔等缺陷，表面结合性能差；当pH值为11时，镀层均匀且致密，结合性能优异；当pH值为12时，在镁合金表面镀层分布不均匀，结合性能较差。
对本发明实施例3-5制备的表面镀铜和石墨烯的镁合金材料，将不同pH值电镀后的试样用环氧树脂密封后，只剩一个工作面，将该工作面放在石英砂+3.5％NaCl溶液的冲刷腐蚀磨损环境中进行冲刷腐蚀磨损测试，测试时间为2h、24h和48h，用冲刷腐蚀磨损率V来衡量试样的耐腐蚀和磨损性能，其测试结果如图5和表1、表2、表3所示，可以看出，本发明的材料具有很好的耐腐蚀和耐磨性能。
冲刷腐蚀磨损率V计算公式如下：
Figure BDA0002270442380000101
式中：V为腐蚀速度，单位(mg/cm2)；W0为腐蚀前的质量，单位(mg)；W1为腐蚀后的质量，单位(mg)；S为试样的表面积，单位(cm2)。
表1试样在不同时间冲刷磨损后的质量
Figure BDA0002270442380000102
表2试样在不同时间下损失的质量
Figure BDA0002270442380000111
表3试样在不同时间下单位面积损失的质量
Figure BDA0002270442380000112
综上所述，本发明的方法，通过在镁合金表面得到致密且结合力强的复合铸造层，并且在复合铸造层上镀铜和石墨烯复合涂层，既提高了镁合金的耐磨性，又提高了耐腐蚀性能，满足汽车工业、航天航空、电子器材、交通运输等领域对防腐涂层的要求。而且，本发明的方法简单，效果好，成本相对较低，对环境污染小。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包含：
将铝和锌分别于150～170℃下进行保温，待保温结束后，把铝进行熔炼，把锌加入铝熔液中混合，锌熔化后保温，得到Al-Zn合金熔液；
当所述Al-Zn合金熔液温度为600～640℃且呈半固态时，将于300～410℃真空条件下保温的镁合金插入所述Al-Zn合金熔液中，并将温度降至390～410℃时保温，再升温至600～640℃使Al-Zn合金熔液呈半固态，取出镁合金，得到表面含复合铸造层的镁合金；
将所述含复合铸造层的镁合金表面处理，使表面光滑，然后将其于50～70℃在镀铜液中电镀，得到镀铜/石墨烯的镁合金复合材料；
其中，所述镀铜液包含：10～20g/L五水硫酸铜、10～32g/L焦磷酸钠、10～30g/L焦磷酸钾、10～20g/L酒石酸钠、1～5mg/L单层率为95％的石墨烯，且该镀铜液pH为10～12，采用氢氧化钠调节pH值。
2.根据权利要求1所述的镀铜/石墨烯的镁合金复合材料的制备方法，其特征在于，所述锌和铝的质量比小于3：7。
3.根据权利要求1所述的镀铜/石墨烯的镁合金复合材料的制备方法，其特征在于，所述电镀的电流密度为1～3A/dm2。
4.根据权利要求3所述的镀铜/石墨烯的镁合金复合材料的制备方法，其特征在于，所述电镀的时间为40～70min。
5.根据权利要求1所述的镀铜/石墨烯的镁合金复合材料的制备方法，其特征在于，所述温度降至400℃，采用风冷降温。
6.根据权利要求1所述的镀铜/石墨烯的镁合金复合材料的制备方法，其特征在于，所述电镀后，对材料进行清洗、干燥和烘干，得到镀铜/石墨烯的镁合金复合材料；该烘干温度为100℃，时间为50～70min。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的镀铜/石墨烯的镁合金复合材料的制备方法，其特征在于，所述铝采用纯铝；所述锌采用纯锌；所述镁合金选用AZ31镁合金、AZ91镁合金和AZ81镁合金中任意一种。
8.一种镀铜/石墨烯的镁合金复合材料，其特征在于，该复合材料的基体为镁合金，在该镁合金表面上含有Al-Zn复合铸造层，在该Al-Zn复合铸造层上镀有铜和石墨烯；其中，所述镁合金和Al-Zn复合铸造层相接触的表面形成Mg-Al或Mg-Zn的化合物或固溶体。
9.根据权利要求8所述的镀铜/石墨烯的镁合金复合材料，其特征在于，所述镁合金中含有其固有的相α-Mg和β-Mg17Al12，其与所述Al-Zn复合铸造层相接触的表面还含有Mg0.97Zn0.03、Mg7Zn3和Mg2Al3。
10.根据权利要求8或9所述的镀铜/石墨烯的镁合金复合材料，其特征在于，该复合材料采用如权利要求1-7中任意一项所述的制备方法获得。
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