CN117779146A - 一种含有高耐蚀性复合涂层的镁合金及其制备方法 - Google Patents
一种含有高耐蚀性复合涂层的镁合金及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117779146A CN117779146A CN202410002351.XA CN202410002351A CN117779146A CN 117779146 A CN117779146 A CN 117779146A CN 202410002351 A CN202410002351 A CN 202410002351A CN 117779146 A CN117779146 A CN 117779146A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnesium alloy
- corrosion resistance
- composite coating
- high corrosion
- coating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 115
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 80
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 80
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 76
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 27
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 20
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 20
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 16
- 238000007745 plasma electrolytic oxidation reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 9
- TYAVIWGEVOBWDZ-UHFFFAOYSA-K cerium(3+);phosphate Chemical compound [Ce+3].[O-]P([O-])([O-])=O TYAVIWGEVOBWDZ-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 9
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 9
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 claims description 9
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 8
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 claims description 8
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 claims description 8
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 229910001867 inorganic solvent Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000003049 inorganic solvent Substances 0.000 claims description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 6
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical compound [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 6
- 235000019982 sodium hexametaphosphate Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 6
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 claims description 6
- IMQLKJBTEOYOSI-GPIVLXJGSA-N Inositol-hexakisphosphate Chemical compound OP(O)(=O)O[C@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](OP(O)(O)=O)[C@H](OP(O)(O)=O)[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H]1OP(O)(O)=O IMQLKJBTEOYOSI-GPIVLXJGSA-N 0.000 claims description 5
- IMQLKJBTEOYOSI-UHFFFAOYSA-N Phytic acid Natural products OP(O)(=O)OC1C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C(OP(O)(O)=O)C1OP(O)(O)=O IMQLKJBTEOYOSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229940068041 phytic acid Drugs 0.000 claims description 5
- 235000002949 phytic acid Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000000467 phytic acid Substances 0.000 claims description 5
- HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);trinitrate Chemical compound [Ce+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 4
- NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M potassium fluoride Chemical compound [F-].[K+] NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;nickel Chemical compound [Ni].CC(O)=O.CC(O)=O MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 2
- DZNFWGVDYGAMJB-UHFFFAOYSA-K neodymium(3+);phosphate Chemical compound [Nd+3].[O-]P([O-])([O-])=O DZNFWGVDYGAMJB-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 229940078494 nickel acetate Drugs 0.000 claims description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 2
- 239000011698 potassium fluoride Substances 0.000 claims description 2
- 235000003270 potassium fluoride Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000011118 potassium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 2
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000019794 sodium silicate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 33
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 33
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 7
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 abstract 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 14
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 14
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 7
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 7
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007857 Li-Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008447 Li—Al Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007570 Zn-Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种含有高耐蚀性复合涂层的镁合金及其制备方法，属于合金表面处理领域。与传统镁合金涂层不同，本发明在镁合金表面制备孔洞大小均匀的微弧氧化涂层，再进行后处理，使封孔剂填补基体与涂层之间的孔洞和裂缝，显著提高漆膜的附着力和耐蚀性。与现有技术相比，本发明的工艺较为简单，节约了成本，获得的涂层在不影响基体表面力学性能和热稳定性的情况下，与基体的附着力强，附着力等级达到GB/T9286‑1998的ISO等级0级；并且获得了较好的耐腐蚀性。
Description
技术领域
本发明属于合金表面处理领域，具体涉及一种含有高耐蚀性复合涂层的镁合金及其制备方法。
背景技术
镁合金具有高比强度、优异的导电性、低密度和良好的铸造性等优点，在汽车、航空航天和电子工业中得到了广泛的应用。然而，由于第二相及杂质成分与基体电位值存在差异，镁合金易形成严重的微电偶腐蚀，这对镁合金的工业应用十分不利。
目前，提高镁合金耐蚀性的手段仍以合金化为主，即通过添加铝、锆、稀土元素等改变合金的相组成和显微组织，细化晶粒尺寸，促进有害杂质的转化和耐蚀基体的生成，这种方式需要高温熔炼以及长时间热处理等工艺，生产成本较高并且工艺较为复杂。此外，复杂的服役环境对镁合金的耐蚀能力要求极高，合金化难以彻底阻止镁合金的微电偶腐蚀。现有技术公开了通过在镁合金表面形成涂层以提高合金的耐腐蚀性，例如在镁合金基体上预先原位生长双层氢氧化物(LDH)膜后再冷喷涂Zn-G/Ni/Al2O3涂层，最终在镁合金表面制得Zn-G/Ni/Al2O3/MgAl-LDH复合涂层，这种涂层工艺较为复杂，此外在不影响合金基体力学性能和热稳定性的情况下，双层膜较难有效均匀附着在基体表面并能同时提高基体的耐腐蚀性。因此如何获得低成本、分布均匀、附着力较强、耐腐蚀性的涂层且不对镁合金基体力学和热稳定性产生负面影响是目前亟待解决的技术难题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种含有高耐蚀性复合涂层的镁合金，它的制备方法包括如下步骤:
(1)将切割好的镁合金样品打磨后清洗干燥，获得预处理后的镁合金样品；
(2)按照质量比10-150:5-100:1:1000-15000将1～15g/L主成膜剂，1～10g/L辅助成膜剂，0.02-0.3g/L缓蚀剂和去离子水混合，搅拌后获得微弧氧化电解液；将步骤(1)预处理后的镁合金样品放入电解液中进行电弧处理后获得含有微弧氧化涂层的镁合金；所述的电弧处理为:电压180-300V，电流密度1-5A/dm2，占空比10％-40％，脉冲频率50-300Hz，处理时间为1-15min；
(3)按照摩尔比4-10:1-5:1-5:1-4将有机溶剂、无机溶剂、封孔剂和稳定剂混合并充分搅拌后获得后处理液；
(4)将步骤(2)获得的含有微弧氧化涂层的镁合金置于步骤(3)获得的后处理液中，在30-90℃下保温1-6h后获得含有高耐蚀性复合涂层的镁合金；
所述含有高耐蚀性复合涂层的镁合金中基体与涂层的附着力等级符合GB/T9286-1998 ISO等级0级。
进一步地，所述的主成膜剂为硅酸钠、六偏磷酸钠或植酸中的一种或任意组合；辅助成膜剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氟化钾、氟化钠中的一种或任意组合；所述的缓蚀剂为磷酸铈、硝酸铈、磷酸钕中的一种或任意组合；所述的主成膜剂浓度为4～10g/L；辅助成膜剂浓度为2～5g/L；缓蚀剂浓度为0.1-0.2g/L。
进一步地，按照质量比20-100:10-50:1:2000-10000将主成膜剂，辅助成膜剂，缓蚀剂和去离子水混合，搅拌后获得微弧氧化电解液。
进一步地，步骤(2)中所述的电弧处理为:电压200-250V；电流密度2-3A/dm2；占空比15％-30％；脉冲频率为100-200Hz；处理时间为5-8min。
进一步地，步骤(3)按照摩尔比5-8:2-4:2-3:2-3将有机溶剂、无机溶剂、封孔剂和稳定剂混合并充分搅拌后获得后处理液。
进一步地，步骤(3)中所述的有机溶剂为无水乙醇、丙酮或乙醚中的一种；无机溶剂为去离子水或蒸馏水中的一种；封孔剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或醋酸镍中的一种；稳定剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠中的一种。
进一步地，步骤(4)中所述的在40-80℃中保温2-5h后获得含有高耐蚀性复合涂层的镁合金。
进一步地，所述的镁合金为AM60,AZ31或AZ91中的一种。
本发明与现有技术相比具有以下特点:
与现有技术相比，本发明通过合金基体、电解液、处理液、电弧处理工艺和相关参数的协同调控，实现如下有益效果:
本发明在降低成本、简化工艺以及短时间内，采用较低的电压和电流密度，减缓样品表面放电剧烈程度，样品表面放电点均匀分布，使得放电通道的孔径变小，且涂层表面孔洞大小均一，具有较低的孔隙率，避免样品发生烧蚀、涂层表面微裂纹的产生。涂层在与基体表面保持较好附着的情况下，使封孔物质充分渗透至涂层的孔洞和裂缝，填充涂层与基体之间的间隙，有效避免微小的孔洞和裂缝为侵蚀性离子提供通道，最终避免合金基体遭受严重腐蚀。此外，使涂层紧密吸附到基体表面，显著提升了涂层与基体的附着力，附着力等级达到GB/T9286-1998的ISO等级0级，膜层表面不易发生脱落、开裂，同时提高了涂层的耐蚀能力，耐腐蚀效果优于现有技术获得的合金涂层耐腐蚀效果，显著提升了对基体的防护效果，在不改变基体的力学性能和热稳定性的情况下，有效防止基体进一步被氧化，延长镁合金在复杂环境中的服役寿命。
具体实施方式
实施例1
本实施例中，制备了含有高耐蚀性复合涂层1的AM60镁合金，它的制备方法如下:
(1)将切割好的AM60镁合金样品打磨至2000#，然后放入乙醇中超声10min，再用去离子水冲洗并烘干，获得预处理后的镁合金样品。
(2)配置电解液:按照质量比为50:50:30:20:1:10000将5g/L硅酸钠，5g/L六偏磷酸钠，3g/L氢氧化钠，2g/L氟化钠，0.1g/L磷酸铈和去离子水混合，经搅拌后获得微弧氧化电解液，将步骤(1)预处理后的镁合金样品放入电解液中进行电弧处理5min后获得表面光滑、孔洞大小均匀的微弧氧化镁合金，所述的电弧处理为:电压:220V，电流密度:2.5A/dm2，占空比:20％，频率:200Hz。
(3)按照摩尔比6:2:2:3将无水乙醇、水、十二烷基苯磺酸钠和γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合并充分搅拌，获得后处理液。
(4)将步骤(2)获得的微弧氧化镁合金置于步骤(3)获得的后处理液中，在50℃下保温2h后获得含有高耐蚀性复合涂层1的AM60镁合金；
步骤(4)获得的含有高耐蚀性复合涂层1的AM60镁合金在25℃下3.5％氯化钠溶液的腐蚀电流密度为7.20×10-8A/cm2，涂层与基体之间的附着力等级达到GB/T9286-1998的ISO等级0级。
实施例2
本实施例中，制备了含有高耐蚀性复合涂层2的AZ31镁合金。其制备方法如下:
(1)将切割好的AZ31镁合金样品打磨至2000#，然后放入乙醇中超声10min，再用去离子水冲洗并烘干，获得预处理后的镁合金样品。
(2)配置电解液:按照质量比为50:50:25:25:1:5000将10g/L硅酸钠，10g/L六偏磷酸钠，5g/L氢氧化钠，5g/L氟化钠，0.2g/L磷酸铈和去离子水混合，经搅拌后获得微弧氧化电解液，将步骤(1)预处理后的镁合金样品放入电解液中进行电弧处理8min后获得表面光滑、涂层孔洞大小均匀的微弧氧化镁合金，所述的电弧处理为:电压:250V，电流密度:3A/dm2，占空比:30％，频率:100Hz。
(3)按照摩尔比6:3:2:2将无水乙醇、水、十二烷基苯磺酸钠和γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合并充分搅拌，获得后处理液。
(4)将步骤(2)获得的微弧氧化镁合金置于步骤(3)获得的后处理液中，在70℃下保温3h后获得含有高耐蚀性复合涂层2的AZ31镁合金；
步骤(4)获得的含有高耐蚀性复合涂层2的AZ31镁合金在25℃下3.5％氯化钠溶液的腐蚀电流密度为4.38×10-8A/cm2，涂层与基体之间的附着力等级达到GB/T9286-1998的ISO等级0级。
实施例3
本实施例中，制备了含有高耐蚀性复合涂层3的AM60镁合金。其制备方法如下:
(1)将切割好的AM60镁合金样品打磨至2000#，然后放入乙醇中超声10min，再用去离子水冲洗并烘干，获得预处理后的镁合金样品。
(2)配置电解液:按照质量比为100:50:50:1:10000将10g/L硅酸钠，5g/L植酸，5g/L氢氧化钠，0.1g/L磷酸铈和去离子水混合，经搅拌后获得微弧氧化电解液，将步骤(1)预处理后的镁合金样品放入电解液中进行电弧处理8min后获得表面光滑、孔洞大小均匀的微弧氧化镁合金，所述的电弧处理为:电压:210V，电流密度:2.2A/dm2，占空比:15％，频率:160Hz。
(3)按照摩尔比5:2:2:2将无水乙醇、水、十二烷基苯磺酸钠和γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合并充分搅拌，获得后处理液。
(4)将步骤(2)获得的微弧氧化镁合金置于步骤(3)获得的后处理液中，在80℃下保温4h后获得含有高耐蚀性复合涂层3的AM60镁合金；
步骤(4)获得的含有高耐蚀性复合涂层3的AM60镁合金在25℃下3.5％氯化钠溶液的腐蚀电流密度为7.79×10-8A/cm2，涂层与基体之间的附着力等级达到GB/T9286-1998的ISO等级0级。
实施例4
本实施例中，制备了含有高耐蚀性复合涂层4的AZ91镁合金。其制备方法如下:
(1)将切割好的AZ91镁合金样品打磨至2000#，然后放入乙醇中超声10min，再用去离子水冲洗并烘干，获得预处理后的镁合金样品。
(2)配置电解液:按照质量比为25:50:10:10:1:5000将5g/L硅酸钠，10g/L植酸，2g/L氢氧化钠，2g/L氟化钠，0.2g/L磷酸铈和去离子水混合，经搅拌后获得微弧氧化电解液，将步骤(1)预处理后的镁合金样品放入电解液中进行电弧处理6min后获得表面光滑、孔洞大小均匀的微弧氧化镁合金，所述的电弧处理为:电压:250V，电流密度:3A/dm2，占空比:25％，频率:150Hz。
(3)按照摩尔比8:2:3:2将无水乙醇、水、十二烷基苯磺酸钠和γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合并充分搅拌，获得后处理液。
(4)将步骤(2)获得的微弧氧化镁合金置于步骤(3)获得的后处理液中，在65℃下保温4h后获得含有高耐蚀性复合涂层4的AZ91镁合金；
步骤(4)获得的含有高耐蚀性复合涂层4的AZ91镁合金在25℃下3.5％氯化钠溶液的腐蚀电流密度为8.65×10-8A/cm2，涂层与基体之间的附着力等级达到GB/T9286-1998的ISO等级0级。
实施例5
本实施例中，制备了含有高耐蚀性复合涂层5的AM60镁合金。其制备方法如下:
(1)将切割好的打磨AM60镁合金样品打磨至2000#，然后放入乙醇中超声10min，再用去离子水冲洗并烘干，获得预处理后的镁合金样品。
(2)配置电解液:按照质量比为100:60:50:50:1:10000将10g/L硅酸钠，6g/L六偏磷酸钠，5g/L氢氧化钠，5g/L氟化钠，0.1g/L磷酸铈和去离子水混合，经搅拌后获得微弧氧化电解液，将步骤(1)预处理后的镁合金样品放入电解液中进行电弧处理6min后获得表面光滑、孔洞大小均匀的微弧氧化镁合金，所述的电弧处理为:电压:200V，电流密度:2A/dm2，占空比:25％，频率:200Hz。
(3)按照摩尔比5:3:3:2将无水乙醇、水、十二烷基苯磺酸钠和γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合并充分搅拌，获得后处理液。
(4)将步骤(2)获得的微弧氧化镁合金置于步骤(3)获得的后处理液中，在40℃下保温2.5h后获得含有高耐蚀性复合涂层5的AM60镁合金；
步骤(4)获得的含有高耐蚀性复合涂层5的AM60镁合金在25℃下3.5％氯化钠溶液的腐蚀电流密度为7.36×10-8A/cm2，涂层与基体之间的附着力等级达到GB/T9286-1998的ISO等级0级。
实施例6
本实施例中，制备了含有高耐蚀性复合涂层6的AM60镁合金。其制备方法如下:
(1)将切割好的打磨AM60镁合金样品打磨至2000#，然后放入乙醇中超声10min，再用去离子水冲洗并烘干，获得预处理后的镁合金样品。
(2)配置电解液:按照质量比为100:40:20:20:1:10000将10g/L硅酸钠，4g/L植酸，2g/L氢氧化钠，2g/L氟化钠，0.1g/L磷酸铈和去离子水混合，经搅拌后获得微弧氧化电解液，将步骤(1)预处理后的镁合金样品放入电解液中进行电弧处理7min后获得表面光滑、孔洞大小均匀的微弧氧化镁合金，所述的电弧处理为:电压:230V，电流密度:2.5A/dm2，占空比:30％，频率:100Hz。
(3)按照摩尔比7:2:2:3将无水乙醇、水、十二烷基苯磺酸钠和γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合并充分搅拌，获得后处理液。
(4)将步骤(2)获得的微弧氧化镁合金置于步骤(3)获得的后处理液中，在70℃下保温5h后获得含有高耐蚀性复合涂层6的AM60镁合金；
步骤(4)获得的含有高耐蚀性复合涂层6的AM60镁合金在25℃下3.5％氯化钠溶液的腐蚀电流密度为7.83×10-8A/cm2，涂层与基体之间的附着力等级达到GB/T9286-1998的ISO等级0级。
对比例1
本对比例中，制备了含有复合涂层7的AM60镁合金。其制备方法如下:
(1)将切割好的打磨AM60镁合金样品打磨至2000#，然后放入乙醇中超声10min，再用去离子水冲洗并烘干，获得预处理后的镁合金样品。
(2)配置电解液:按照质量比为10:10:5:5:1:500将20g/L硅酸钠，20g/L六偏磷酸钠，10g/L氢氧化钠，10g/L氟化钠，2g/L磷酸铈和去离子水混合，经搅拌后获得微弧氧化电解液，将步骤(1)预处理后的镁合金样品放入电解液中进行电弧处理15min后获得表面光滑、孔洞大小均匀的微弧氧化镁合金，所述的电弧处理为:电压:350V，电流密度:8A/dm2，占空比:50％，频率:500Hz。
(3)按照摩尔比2:1:1:1将无水乙醇、水、十二烷基苯磺酸钠和γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合并充分搅拌，获得后处理液。
(4)将步骤(2)获得的微弧氧化镁合金置于步骤(3)获得的后处理液中，在90℃下保温12h后获得含有复合涂层7的AM60镁合金；
步骤(4)获得的含有复合涂层7的AM60镁合金在25℃下3.5％氯化钠溶液的腐蚀电流密度为1.48×10-6A/cm2，涂层与基体之间的附着力等级达到GB/T9286-1998的ISO等级2级。
对比例2
现有技术中，《Journal of Magnesium and Alloys》公开发表的题为“LDHconversion films for active protection of AZ31 Mg alloy”的期刊论文中在AZ31镁合金表面通过化学转化和共沉淀法合成了Zn-Al和Li-Al层状双氢氧化物(LDH)涂层，制备时间为170h，显著提高了AZ31镁合金的耐蚀能力，降低了AZ31镁合金的腐蚀电流密度，达到1.4×10-7A/cm2，涂层的附着力等级达到1级。然而，本发明制备出的含有高耐蚀性复合涂层的AZ31镁合金(电流密度为4.38×10-8A/cm2，)，在二者采用的工艺和参数均不相同的情况下，本发明获得的合金腐蚀电流密度低于对比例2公开的涂层腐蚀电流密度，因此本发明获得的合金耐蚀性更强，并且涂层表面致密且附着力等级达到0级，优于对比例2获得的合金粘着力，与镁合金基体结合更紧密。此外，对比例2公开的LDH涂层的制备需要较长时间(170h，远远高于本发明的制备时间2-6h)，因此本发明制备方法简单，耗时短，电解液成本低，在满足高耐蚀性和强附着力的前提下节约了成本，具有良好的经济效益，适用于产业化生产。
从实施例可以看出，本发明采用不同工艺和参数对镁合金基体进行耐腐蚀处理，均与基体形成了较好的附着，并且获得的涂层耐腐蚀性性能均不同，其中实施例1、3、5和6均是对同种镁合金进行加工，但是获得的耐腐蚀涂层性能有所不同，此外对比例1虽然采用了和本发明相似的工艺，但是参数均不在本发明权利要求保护范围内，获得的合金耐腐蚀性能低于本发明对于相同合金处理后的耐腐蚀性能，并且附着效果也低于本发明获得的合金附着效果；与对比例2进行对比，在对同种合金进行涂层处理时，本发明采用的工艺和参数均与对比例2有所不同，但是本发明获得的耐腐蚀性能依然优于对比例2获得合金涂层。由此说明本发明获得的合金涂层优异性能是通过基体合金、涂层原料、配比、工艺以及参数协同调控实现的，此外只有在本发明权利要求保护范围内，才能不改变基体力学和热稳定性能的情况下，实现耐腐蚀性能、附着力的最优异和同步提升的技术效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种含有高耐蚀性复合涂层的镁合金，其特征在于，它的制备方法包括以下步骤:
(1)将切割好的镁合金样品打磨后清洗干燥，获得预处理后的镁合金样品；
(2)按照质量比10-150:5-100:1:1000-15000将1～15g/L主成膜剂，1～10g/L辅助成膜剂，0.02-0.3g/L缓蚀剂和去离子水混合，搅拌后获得微弧氧化电解液；将步骤(1)预处理后的镁合金样品放入电解液中进行电弧处理后获得含有微弧氧化涂层的镁合金；所述的电弧处理为:电压180-300V，电流密度1-5A/dm2，占空比10％-40％，脉冲频率50-300Hz，处理时间为1-15min；
(3)按照摩尔比4-10:1-5:1-5:1-4将有机溶剂、无机溶剂、封孔剂和稳定剂混合并充分搅拌后获得后处理液；
(4)将步骤(2)获得的含有微弧氧化涂层的镁合金置于步骤(3)获得的后处理液中，在30-90℃下保温1-6h后获得含有高耐蚀性复合涂层的镁合金；
所述含有高耐蚀性复合涂层的镁合金中基体与涂层的附着力等级符合GB/T9286-1998ISO等级0级。
2.根据权利1要求所述的一种含有高耐蚀性复合涂层的镁合金，其特征在于，所述的主成膜剂为硅酸钠、六偏磷酸钠或植酸中的一种或任意组合；辅助成膜剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氟化钾、氟化钠中的一种或任意组合；所述的缓蚀剂为磷酸铈、硝酸铈、磷酸钕中的一种或任意组合；所述的主成膜剂浓度为4～10g/L；辅助成膜剂浓度为2～5g/L；缓蚀剂浓度为0.1-0.2g/L。
3.根据权利1要求所述的一种含有高耐蚀性复合涂层的镁合金，其特征在于，步骤(2)中所述的电解液为按照质量比20-100:10-50:1:2000-10000将主成膜剂，辅助成膜剂，缓蚀剂和去离子水混合并搅拌后获得。
4.根据权利1要求所述的一种含有高耐蚀性复合涂层的镁合金，其特征在于，步骤(2)中所述的电弧处理为:电压200-250V；电流密度2-3A/dm2；占空比15％-30％；脉冲频率为100-200Hz；处理时间为5-8min。
5.根据权利1要求所述的一种含有高耐蚀性复合涂层的镁合金，其特征在于，步骤(3)按照摩尔比5-8:2-4:2-3:2-3将有机溶剂、无机溶剂、封孔剂和稳定剂混合并充分搅拌后获得后处理液。
6.根据权利1要求所述的一种含有高耐蚀性复合涂层的镁合金，其特征在于，步骤(3)中所述的有机溶剂为无水乙醇、丙酮或乙醚中的一种；无机溶剂为去离子水或蒸馏水中的一种；封孔剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或醋酸镍中的一种；稳定剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠中的一种。
7.根据权利1要求所述的一种含有高耐蚀性复合涂层的镁合金，其特征在于，步骤(4)中所述的在40-80℃中保温2-5h后获得含有高耐蚀性复合涂层的镁合金。
8.根据权利要求1-7任意所述的一种含有高耐蚀性复合涂层的镁合金，其特征在于，所述的镁合金为AM60,AZ31或AZ91中的一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410002351.XA CN117779146A (zh) | 2024-01-02 | 2024-01-02 | 一种含有高耐蚀性复合涂层的镁合金及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410002351.XA CN117779146A (zh) | 2024-01-02 | 2024-01-02 | 一种含有高耐蚀性复合涂层的镁合金及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117779146A true CN117779146A (zh) | 2024-03-29 |
Family
ID=90399969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410002351.XA Pending CN117779146A (zh) | 2024-01-02 | 2024-01-02 | 一种含有高耐蚀性复合涂层的镁合金及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117779146A (zh) |
-
2024
- 2024-01-02 CN CN202410002351.XA patent/CN117779146A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102677127B (zh) | 一种镁合金微弧氧化-电泳复合涂层及其制备方法 | |
| CN104562128B (zh) | 一种在金属或金属复合材料表面制备热防护陶瓷层的方法 | |
| CN103074660B (zh) | 铝及铝合金表面ZrO2/Al2O3复合膜的制备方法 | |
| CN103060881B (zh) | 钛合金表面黑色抗高温氧化涂层制备方法 | |
| CN109487222B (zh) | 一种快速在基底材料表面制备彩色氧化钛薄膜的方法 | |
| CN102021632A (zh) | 一种铜合金表面保护膜的制备方法 | |
| CN112195491A (zh) | 一种基于微弧氧化的SiC-Al2O3涂层的制备方法 | |
| CN107419315A (zh) | 一种镁合金黑色微弧氧化膜的制备方法 | |
| CN113106516A (zh) | 一种通过调控负向电参数提高铝合金微弧氧化膜致密性的方法 | |
| CN106702464A (zh) | 镁合金微弧氧化制备黑色陶瓷膜层的电解液及方法 | |
| JP2010215945A (ja) | 酸化被膜及びその製造方法 | |
| CN117779146A (zh) | 一种含有高耐蚀性复合涂层的镁合金及其制备方法 | |
| CN110512265B (zh) | 一种镁合金表面复合膜及其制备方法 | |
| CN116043305A (zh) | 一种涡旋压缩机涡旋盘高表面硬度、高耐磨性的微弧氧化陶瓷膜层及其制备方法 | |
| CN111020666A (zh) | 一种铝合金环保型宽温阳极氧化工艺 | |
| CN115896713A (zh) | 一种高结合力耐高温耐磨防腐的新型Al2O3/SiO2复合涂层及其制备方法 | |
| CN111394770B (zh) | 镁铝合金表面镀膜工艺 | |
| CN113737249A (zh) | 一种镁合金黑色弧光放电陶瓷层的制备方法 | |
| CN110685000B (zh) | 一种高耐蚀涂层和制备方法、电解液及其应用 | |
| TW202229003A (zh) | 不鏽鋼材料結構及其表面製作方法 | |
| CN108531962B (zh) | 一种镁合金表面增强处理方法 | |
| CN112239880A (zh) | 一种镁合金表面制备高耐蚀、耐磨涂层的微弧氧化电解液及其制备方法与用途 | |
| CN105780085A (zh) | 一种铀表面微弧氧化的方法 | |
| CN106868564B (zh) | 耐磨性好的铝合金纺杯制造方法及该方法制造的纺杯 | |
| Bestetti et al. | Electroless and Electrochemical Deposition of Metallic Coatings on Magnesium Alloys Critical Literature Review |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |