CN115889139A - 一种用于提高镁合金耐湿热和抗蚀性能的表面复合涂层 - Google Patents
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Abstract
为解决将传统用于提高材料抗腐蚀性能的复合涂层应用于具有陶瓷膜层特性的镁合金微弧氧化底材以提高其抗蚀性能，但却存在涂层耐湿热性能无法通过按GJB150.9A进行的15天湿热试验，本发明提供了一种用于提高镁合金耐湿热和抗蚀性能的表面复合涂层，包括厚度为0.02‑0.04mm的双组份环氧酯底涂层、0.04‑0.06mm的聚酰胺中间涂层和0.06‑0.1mm的四氟氟碳面涂层。本发明通过特殊的涂层组合以及涂层厚度设计，一方面增加了涂层与镁合金微弧氧化底材间以及各涂层间的附着力，克服了其在湿热试验中的起泡问题，另一方面保证了复合涂层的耐酸性大气、耐盐雾和耐霉菌能力，使得镁合金具有优异的耐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种镁合金表面涂层，具体涉及一种用于提高镁合金耐湿热和抗蚀性能的表面复合涂层。
背景技术
镁合金由于其密度小、比强度高及可铸性好等优异的性能在航空、航天和汽车行业中有着广泛的应用前景。然而镁合金的耐蚀性较差，这使得镁合金只能少量应用于工作环境较为温和的地方，极大限制了镁合金的广泛应用。
近年来随着镁合金表面处理技术的发展，依靠电弧放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层的微弧氧化技术可大幅提高镁合金表面硬度、耐磨性、耐蚀性和电绝缘性。为进一步扩大镁合金应用范围，通常在镁合金微弧氧化膜表面涂覆有机涂层可进一步提高镁合金抗蚀性能。
目前广泛应用于耐海洋环境气候的聚酰胺底涂层+四氟氟碳面涂层的复合涂层技术已十分成熟，该复合涂层技术用于铝合金零件时可通过15d湿热试验，192h盐雾试验和28d霉菌试验达到1级。目前为提高镁合金的抗蚀性能，本领域技术人员多是借鉴铝合金零件上的这种聚酰胺底涂层+氟碳面涂层的复合涂层技术，但由于具有陶瓷膜层特性的镁合金微弧氧化层表面光洁度高，致密性强等特性，将该聚酰胺底涂层+四氟氟碳面的复合涂层应用于镁合金产品以提高其抗蚀性能时，按照GJB150.9A进行15d湿热试验会出现涂层起泡的情况，导致环境试验无法通过。因此，如何通过涂覆涂层提高镁合金的抗蚀性能并且能够通过GJB150.9A规定的15d湿热试验，成为目前镁合金广泛应用所亟需突破的技术瓶颈。
发明内容
为了解决将传统用于提高材料耐湿热性能的复合涂层应用于具有陶瓷膜层特性的镁合金材料以提高其抗蚀性能，但却存在涂层表面耐湿热性能无法通过按GJB150.9A进行的15天湿热试验，本发明提供了一种用于提高镁合金耐湿热和抗蚀性能的表面复合涂层。
本发明的技术方案是：
一种用于提高镁合金耐湿热和抗蚀性能的表面复合涂层，其特殊之处在于：包括厚度为0.02-0.04mm的双组份环氧酯底涂层、0.04-0.06mm的聚酰胺中间涂层和0.06-0.1mm的四氟氟碳面涂层。
进一步地，在喷涂所述聚酰胺中间涂层前，采用规定粒度的砂纸对所述双组份环氧酯底涂层进行湿打磨处理，使双组份环氧酯底涂层的表面失光率达到95％以上。
进一步地，在喷涂所述四氟氟碳面涂层前，采用规定粒度的砂纸对所述聚酰胺中间涂层进行湿打磨处理，使聚酰胺中间涂层的表面失光率达到95％以上。
本发明还提供了一种镁合金复合材料，其特殊之处在于：包括具有微弧氧化膜的镁合金底材以及涂覆在所述镁合金底材表面的如上述的表面复合涂层。
本发明的有益效果：
本发明的复合涂层通过特殊的涂层组合以及涂层厚度设计，一方面增加了涂层与镁合金微弧氧化底材间以及各涂层间的附着力，克服了其在湿热试验中的起泡问题，使其能够通过按GJB150.9A进行的15天湿热试验，另一方面有效保证了复合涂层的耐酸性大气、耐盐雾和耐霉菌能力，使得镁合金具有优异的耐蚀性能，拓展了其应用范围。
附图说明
图1为本发明复合涂层的结构示意图。
附图标记说明：
1-双组份环氧酯底涂层，2-聚酰胺中间涂层，3-四氟氟碳面涂层，4-具有微弧氧化膜的镁合金底材。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的发明构思、技术路线以及技术效果作更清楚、完整地描述。
本发明的发明构思及技术路线如下：
首先，针对采用传统的聚酰胺底涂层+四氟氟碳面涂层的复合涂层技术在湿热试验时易出现涂层起泡的问题，在镁合金微弧氧化试件表面分别制备了三种不同材料的涂层，并采用划格试验法对比漆膜附着力，结果如下表1所示：
表1
由上表1可得出：双组份环氧酯底涂层、脂肪族聚氨酯底涂层与具有微弧氧化膜的镁合金底材之间的附着力良好。
然后，采用更换传统的聚酰胺底涂层+四氟氟碳面涂层中的底涂层材料及调整涂层厚度，和更换面涂层材料及调整涂层厚度的方法，在镁合金微弧氧化试件上制备多种不同的复合涂层如表2和表3所示，采用加速湿热试验法和划格试验法对比各种复合涂层的性能，并进一步验证了复合涂层的耐盐雾，耐酸性大气和耐霉菌性能：
表2
表3
从表2中得出：
采用划格试验检查传统的(表2和表3中第四列)复合涂层附着力时发现：涂层脱落发生在涂层与底材间；若将传统复合涂层(表2和表3中第4列)中的聚酰胺底涂层替换为与底材间附着力更好的双组份环氧酯底涂层或者脂肪族聚氨酯底涂层后，虽未能解决涂层起泡的问题，但通过划格试验发现涂层脱落发生在涂层间，即面涂层与底涂层间，底涂层与底材间仍附着力良好；
若将传统复合涂层(表2和表3中第4列)中的聚酰胺底涂层替换为附着力更好的脂肪族聚氨酯底涂层，将四氟氟碳面涂层替换为脂肪族聚氨酯面涂层，虽然加速湿热试验后无起泡现象，耐霉菌能力为28天2级，但构成的复合涂层却不具备耐酸性大气性能，抗蚀性能变差。
从表2和表3结合对比可得：
在通过更换底涂层和/或面涂层材料的基础上，调整底涂层厚度对更换涂层材料而引入的涂层起泡现象没有改善。
接着，结合上述试验结果以及我们多年的研发实践经验，我们尝试着在双组份环氧酯底涂层与四氟氟碳面涂层之间、在脂肪族聚氨酯底涂层与四氟氟碳面涂层之间，增加一层中间过渡涂层，以改善底涂层与面涂层间附着力，在镁合金微弧氧化试件上制备了下表4所示的复合涂层，同时严格控制各层涂层厚度，采用加速湿热试验法和划格试验法对比各涂层性能：
表4
从表4中得出：在增加了聚酰胺中间涂层作为过渡涂层之后，仍存在起泡现象，经划格试验后发现，涂层脱落发生在中间涂层与底涂层间，附着力稍有改善。在表4所示试验的基础上，我们继续尝试着调整该过渡涂层的厚度，在镁合金微弧氧化试件上制备了下表5所示的复合涂层，采用加速湿热试验法和划格试验法对比各涂层性能，并进一步验证了复合涂层的耐盐雾，耐酸性大气和耐霉菌性能，如表5所示：
表5
从表5中可以得出结论：
聚酰胺中间涂层及其厚度对整个复合涂层的性能起着关键的作用，在镁合金微弧氧化试件上制备的涂层厚度分别为0.02～0.04/0.04～0.06/0.06～0.10的双组份环氧酯底涂层+聚酰胺中间涂层+四氟氟碳面涂层构成的复合涂层性能最佳，经加速湿热试验后涂层无起泡，附着力达到1级，且具有耐酸性大气、耐盐雾性能，耐霉菌性达到28天1级。
为了进一步验证对比，我们在表5试验基础上，将聚酰胺中间涂层的厚度进行了调整(增大)，在镁合金微弧氧化试件上制备了下表6所示的复合涂层，采用加速湿热试验法和划格试验法对比各涂层性能，如表6所示：
表6
结合表4和表6中可以得出结论：
聚酰胺中间涂层及其厚度对整个复合涂层的性能起着关键的作用，当其厚度不在0.04-0.06mm的范围内时，会导致整个复合涂层在湿热试验时起泡。
备注：
上表涉及的各试验中所采用的各种涂层均由现有材料制作而成，具体到本实施例中：双组份环氧酯底涂层的牌号为H06-7环氧底漆，脂肪族聚氨酯底涂层的牌号为S06-N-2聚氨酯底漆，聚酰胺底涂层的牌号为H06-3聚酰胺底漆，四氟氟碳面涂层的牌号为F04-60(80)四氟氟碳面漆。
综上所示，本发明所提供的用于提高镁合金耐湿热性能的表面复合涂层，包括自下至上依次设置在具有微弧氧化膜的镁合金底材上的0.02-0.04mm的双组份环氧酯底涂层、0.04-0.06mm的聚酰胺中间涂层和0.06-0.1mm的四氟氟碳面涂层；本发明中，双组份环氧酯底涂层用于提高复合涂层与具有微弧氧化膜的镁合金底材之间的附着力；聚酰胺中间涂层用于提高双组份环氧酯底涂层与四氟氟碳面涂层之间的附着力，同时兼具耐盐雾能力；四氟氟碳面涂层具有耐酸性大气，耐盐雾能力和耐霉菌能力。双组份环氧酯底涂层与聚酰胺中间涂层之间具有良好的适配性，聚酰胺中间涂层与四氟氟碳面涂层之间具有良好的适配性，作为中间层的聚酰胺底涂层改善了二者之间的适配性，且不会对各层涂层本身的性能造成不利影响，保证了整个复合涂层的耐湿热、耐盐雾、耐酸性大气和耐霉菌效果。
为了进一步提高相邻两道涂层之间的附着力，本发明在喷涂聚酰胺中间涂层之前，以及喷涂四氟氟碳面涂层之前，均分别对双组份环氧酯底涂层和聚酰胺中间涂层采用规定粒度的砂纸(380-400#砂纸)进行湿打磨处理，使得双组份环氧酯底涂层和聚酰胺中间涂层的表面均达到95％以上面积失光，干燥后再进行下一道涂层的喷涂。
综上，本发明通过采用特殊的涂层组合以及合理控制涂层厚度，一方面保证了各层涂层之间，以及复合涂层与镁合金基体之间的附着力，另一方面由于复合涂层具有优异的耐酸性大气、耐盐雾和耐霉菌能力，喷涂在镁合金基体表面后，对镁合金基体具有保护作用，使得镁合金具有优异的耐蚀性能，能够应用于海洋气候等湿热、酸性、盐雾环境中，拓展了其应用范围。
Claims (4)
1.一种用于提高镁合金耐湿热和抗蚀性能的表面复合涂层，其特征在于：包括厚度为0.02-0.04mm的双组份环氧酯底涂层、0.04-0.06mm的聚酰胺中间涂层和0.06-0.1mm的四氟氟碳面涂层。
2.根据权利要求1所述的用于提高镁合金耐湿热和抗蚀性能的表面复合涂层，其特征在于：在喷涂所述聚酰胺中间涂层前，采用规定粒度的砂纸对所述双组份环氧酯底涂层进行湿打磨处理，使双组份环氧酯底涂层的表面失光率达到95％以上。
3.根据权利要求1或2所述的用于提高镁合金耐湿热和抗蚀性能的表面复合涂层，其特征在于：在喷涂所述四氟氟碳面涂层前，采用规定粒度的砂纸对所述聚酰胺中间涂层进行湿打磨处理，使聚酰胺中间涂层的表面失光率达到95％以上。
4.一种镁合金复合材料，其特征在于：包括具有微弧氧化膜的镁合金底材以及涂覆在所述镁合金底材表面的如权利要求1-3任一所述的表面复合涂层。
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