專利名稱：鎂合金表面多層復(fù)合防護涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎂合金表面高耐蝕性復(fù)合防護涂層及其制備方法，屬于金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種鎂合金表面多層復(fù)合防護涂層及其制備方法。
背景技術(shù)：
汽車車體、結(jié)構(gòu)框架、輪轂等采用鎂合金以實現(xiàn)輕質(zhì)化 是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢，輕質(zhì)化不僅可以提高汽車性能，降低燃油消耗，還可以減輕尾氣、噪音等環(huán)境污染。與鋁合金相比，鎂合金可進一步減重20 25%，且具有更高的比強度、比剛度及良好的阻尼特性，是滿足汽車輕質(zhì)化、環(huán)?；托阅軆?yōu)化發(fā)展的最具潛力的金屬結(jié)構(gòu)材料。但是，鎂的熱力學(xué)穩(wěn)定性差，且氧化物(膜)結(jié)構(gòu)疏松(PBR < I)，致使鎂合金的耐腐蝕能力較差。又由于鎂的活性高，對涂/鍍層的完整性、抗機械損傷能力要求較高，所以現(xiàn)有的涂/鍍層技術(shù)難以滿足實際需要。此外，更為重要的是，近年來的研究表明，鎂合金材料失效不單單是其表面的腐蝕破壞，其局部腐蝕引發(fā)的腐蝕力學(xué)行為變壞對材料的破壞更為嚴重，腐蝕引起的材料疲勞性能、抗拉強度等均會大大下降，這對于期望采用鎂合金材質(zhì)的重要部件諸如具有安保性要求的汽車部件輪轂等是最為關(guān)切、亟待解決的技術(shù)難題。因此，解決腐蝕問題是推動鎂合金在汽車上應(yīng)用的關(guān)鍵所在。直接化學(xué)鍍是一種重要的鎂合金表面處理方法，但化學(xué)鍍存在的問題是由于鍍層金屬比鎂合金電位高，與鎂合金接觸后很容易發(fā)生雙金屬電偶腐蝕。尤其對于形狀復(fù)雜或大面積鍍件難以獲得均勻無缺陷的鍍層。由于鎂合金大部分以鑄件形式生產(chǎn)，表面容易產(chǎn)生疏松氣孔的結(jié)構(gòu)缺陷，而表面缺陷本身就是鍍層孔隙的來源。這種結(jié)構(gòu)缺陷的形成很容易出現(xiàn)局部雙金屬腐蝕或微觀電偶腐蝕現(xiàn)象，造成鎂合金部件力學(xué)性能的惡化，這樣反而會大大加快腐蝕過程，造成災(zāi)難性的后果。有機涂層也是鎂合金表面處理的重要方法之一，采用油漆、蠟、浙青、塑料、環(huán)氧樹脂等有機涂料涂覆能夠提高鎂合金的耐蝕性和耐磨性。有機涂層的應(yīng)用雖然很廣泛，但直接涂覆在鎂合金表面噴涂，其耐蝕性往往不夠，粘附力也較差，長期使用很容易脫落。等離子體電解氧化(PEO)被認為是鎂合金表面處理最有前景的技術(shù)手段，它是一種在金屬表面原位生長陶瓷性氧化膜的技術(shù)。由于等離子體放電的高溫高壓燒結(jié)作用，形成與基體間結(jié)合較好陶瓷性的氧化膜。然而，鎂合金由于氧化鎂特定的性能以及成膜時的等離子燒結(jié)及成膜體積效應(yīng)等原因，所形成的氧化膜是一種疏松微孔結(jié)構(gòu)，防護能力有限，等離子體電解氧化膜的微孔需要進一步致密化或需通過其它技術(shù)手段進行復(fù)合“封閉”。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種鎂合金表面多層復(fù)合防護涂層及其制備方法，該復(fù)合防護涂層可以有效地提高鎂合金基體的耐蝕、抗磨性能，實現(xiàn)鎂合金的高強綜合防護性能。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
一種鎂合金表面多層復(fù)合防護涂層，該防護涂層包括依次附著在鎂合金表面的多孔陶瓷層、有機涂層和化學(xué)鍍層。多孔陶瓷層為在鎂合金表面通過等離子體電解氧化形成的陶瓷層；有機涂層為含有鎳鹽或銅鹽的有機涂料(通常采用含有鎳鹽或銅鹽的ABS涂料)噴涂在多孔陶瓷層的外表面形成；化學(xué)鍍層為將有機涂層中的鎳鹽或銅鹽還原后進行化學(xué)鍍形成的最外層鍍鎳或鍍銅鍍層。其中，多孔陶瓷層厚度為20 35μπι，孔隙率為30% 70%，孔徑大小為2 20 μ m ;有機涂層厚度為20 50 μ m ;化學(xué)鍍層厚度為5 30 μ m。鎂合金表面多層復(fù)合防護涂層的制備方法，包括以下步驟I)鎂合金基體表面進行脫脂或浸蝕處理；2)在經(jīng)步驟I)處理后的鎂合金表面通過等離子體電解氧化形成多孔陶瓷層； 3)在經(jīng)步驟2)處理后的陶瓷層的外表面噴涂含有鎳鹽或銅鹽的有機涂料，形成有機涂層；4)采用還原劑將步驟3)中所述有機涂層中的鎳鹽或銅鹽進行還原；5)進行化學(xué)鍍形成最外層鍍鎳或鍍銅鍍層。步驟I)中，脫脂處理時脫脂液組成為氫氧化鈉40 60g/L，磷酸鈉5 10g/L，其余為水；溫度30 50°C，時間5 lOmin。浸蝕處理時浸蝕液組成為=Na4P2O7 · IOH2O20 40g/L，Na2CO3 2 5g/L，NaNO3 2 5g/L，NaH2PO4 · 2H204 6g/L，其余為水；溫度50 70°C，處理時間O. 5 5min。步驟2)的具體過程為，將鎂合金試樣(作為陽極)放入等離子體氧化電解液中，采用脈沖方式進行等離子體電解氧化；等離子體氧化電解液為氫氧化鈉I 3g/L，硅酸鈉5 20g/L，氟化鈉5 10g/L，其余為水；脈沖頻率為50 3000Hz，電流密度為I IOA/dm2，溫度為20 50°C，氧化時間為30 120min，氧化膜厚度為20 35 μ m,孔隙率為30% 70%，孔徑大小為2 20 μ m。步驟3)中噴涂含有鎳鹽的有機涂料時有機涂料組成為ABS樹脂150 250g/L，硫酸鎳90 150g/L,溶劑為二甲基亞楓；噴涂距離10 30mm,噴涂時間5 IOmin,有機涂層的厚度在20 50 μ m。步驟3)中噴涂含有銅鹽的有機涂料時有機涂料組成ABS樹脂200 250g/L，硫酸銅80 100g/L,溶劑為二甲基亞楓；噴涂距離10 30mm,噴涂時間5 IOmin,有機涂層的厚度在20 50 μ m。上述ABS樹脂是丙烯腈、1，3-丁二烯和苯乙烯三種單體的接枝共聚物，按重量百分比計，其中丙烯腈(A)占15% 35%，丁二烯(B)占5% 30%，苯乙烯(S)占40% 60%。步驟4)中還原劑組成為硼氫化鈉15 25g/L，其余為水；還原時間10 30min ;溫度室溫(20 30°C )。步驟5)中進行化學(xué)鍍形成最外層鍍鎳層時化學(xué)鍍鎳液組成堿式碳酸鎳10 15g/L,次亞磷酸鈉20 30g/L,朽1檬酸鈉3 5g/L,氟化氫銨10 15g/L,乙酸鈉10 15g/L，硫脲2 4mg/L，蘋果酸3 6mg/L，氨水10 20mL/L，其余為水；化學(xué)鍍鎳工藝參數(shù)為操作溫度為85 90°C，化學(xué)鍍時間為30 60min，獲得的化學(xué)鍍層厚度為10 30 μ m。
步驟5)中進行化學(xué)鍍形成最外層鍍銅層時化學(xué)鍍銅液組成五水硫酸銅10 15g/L，三乙醇胺25 30g/L，乙二胺四乙酸2 4g/L，甲醛(37wt% ) 15 20mL/L，氫氧化鈉5 10g/L，2，2’-聯(lián)吡啶15 20mg/L，聚乙烯醇2 4g/L，其余為水；化學(xué)鍍銅工藝參數(shù)為操作溫度為65 75°C，化學(xué)鍍時間為30 60min，獲得的化學(xué)鍍層厚度為5 10 μ m。步驟4)之前對噴涂有機涂層的試樣表面進行打磨。本發(fā)明中，首先在鎂合金表面通過等離子體電解氧化形成高孔隙率的多孔陶瓷層，這就為微粒的嵌入提供了可能；然后，將含有鎳鹽或銅鹽的有機涂料噴涂在陶瓷層的外表面，進而將鎂合金基體陶瓷層孔隙安全地“封閉”;最后，將涂層中的鎳鹽或銅鹽還原后進行化學(xué)鍍形成了最外層鍍鎳或鍍銅鍍層。在化學(xué)鍍層制備時，化學(xué)鍍鎳或銅無需活化學(xué)敏 化步驟，直接在化學(xué)鍍液中還原即可。本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果如下I、通過本發(fā)明方法在鎂合金基體表面等離子氧化形成的多孔陶瓷膜表面結(jié)合有機涂層和化學(xué)鍍層，形成多層防護涂層(厚度為45 115 μ m)，有效隔絕鎂合金基體與外界腐蝕介質(zhì)的接觸，具有較強的防腐蝕效果，而且復(fù)合涂層結(jié)合強度大、硬度高，具有耐磨抗刮傷的性能。本發(fā)明在鎂合金多層防護涂層的制備過程中無有害物質(zhì)的使用且能量利用效率高，具有環(huán)境友好及能耗低的特點。2、本發(fā)明適用于AZ、ZM、MB以及稀土系列的鎂合金如AZ91D、AZ31B、ZM5、ZM6、MB5以及Mg-Gd-Y等。


圖I為本發(fā)明實施例I多層復(fù)合防護涂層的截面SEM形貌。圖2為本發(fā)明實施例2多層復(fù)合防護涂層的截面SEM形貌。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步描述。實施例II.材料準備AZ91D鎂合金切割打磨后，將試樣放入脫脂液中浸泡。脫脂液組成氫氧化鈉45g/L，磷酸鈉10g/L，其余為水。溫度50°C，時間lOmin。2.等離子體電解氧化將鎂合金試樣放入等離子體氧化電解液中，采用脈沖方式進行等離子體電解氧化，等離子體氧化電解液為氫氧化鈉2g/L，硅酸鈉10g/L，氟化鈉5g/L，其余為水；脈沖頻率為1000Hz，電流密度為5A/dm2，溫度為35°C，氧化時間為50min，氧化膜厚度為25 30 μ m，孔隙率為40%，孔徑大小為3 10 μ m。3.噴涂將表面生長有陶瓷層的鎂合金試樣噴涂有機涂層，有機涂料組成ABS樹脂200g/L，硫酸鎳150g/L，溶劑為二甲基亞楓。噴涂距離20mm，噴涂時間50min，有機涂層的厚度40 μ m。本實施例中，ABS樹脂中，重量比例A : B : S = 20 : 30 : 50。4.打磨對噴涂有機涂層的試樣表面進行適當?shù)拇蚰?，使其平整?.化學(xué)鍍鎳將打磨后的試樣放入硼氫化鈉(25g/L)水溶液中室溫還原lOmin。然后將表面已析出鎳的試樣放入化學(xué)鍍鎳液中，化學(xué)鍍液組成堿式碳酸鎳15g/L，次亞磷酸鈉30g/L,朽1檬酸鈉5g/L,氟化氫銨15g/L,乙酸鈉15g/L,硫脲4mg/L,蘋果酸6mg/L,氨水20mL/L,其余為水?；瘜W(xué)鍍鎳工藝參數(shù)為操作溫度為85°C，化學(xué)鍍時間為60min，獲得的化學(xué)鍍層厚度為10 30 μ m。如圖I所示，由多層復(fù)合防護涂層的截面SEM形貌可以看出最底層為多孔的微弧氧化涂層，涂層內(nèi)孔隙分布較為均勻，與基體形成冶金結(jié)合；中間為噴涂的有機涂層，厚度約為40 μ m,整個涂層均勻平整，與底層微弧氧化涂層結(jié)合良好；最上層為鍍鎳層，其厚度為10 30μπι，涂層雖然不十分均勻，但涂層沒有明顯的缺陷，且與有機涂層結(jié)合緊密。由本實施例獲得的復(fù)合涂層體系的結(jié)合強度大于15MPa，表面維氏硬度最大可達1000HV，耐中性鹽霧試驗達2000小時以上。實施例2I.材料準備ZM5鎂合金切割打磨后，將試樣放入脫脂液中浸泡。脫脂液組成氫氧化鈉50g/L，磷酸鈉5g/L，其余為水。溫度40°C，時間5min。·2.等離子體電解氧化將鎂合金試樣放入等離子體氧化電解液中，采用脈沖方式進行等離子體電解氧化，等離子體氧化電解液為氫氧化鈉3g/L，硅酸鈉15g/L，氟化鈉10g/L，其余為水；脈沖頻率為1500Hz，電流密度為6A/dm2，溫度為35°C，氧化時間為40min，氧化膜厚度為20 25 μ m，孔隙率為50%，孔徑大小為5 20 μ m。3.噴涂將表面生長有陶瓷層的鎂合金試樣噴涂有機涂層，有機涂料組成ABS樹脂180g/L，硫酸銅100g/L，溶劑為二甲基亞楓。噴涂時間10min，噴涂距離30mm，獲得有機涂層的厚度為20 25 μ m。本實施例中，ABS樹脂中，重量比例A : B : S = 25 : 25 : 50。4.打磨對噴涂有機涂層的試樣表面進行適當?shù)拇蚰?，使其平整?.化學(xué)鍍銅將打磨后的試樣放入硼氫化鈉(15g/L)水溶液中室溫還原ISmintjS后將表面已析出銅的試樣放入化學(xué)鍍銅液中，化學(xué)鍍銅液組成五水硫酸銅15g/L，三乙醇胺30g/L，乙二胺四乙酸3g/L，甲醛(37wt% )20mL/L，氫氧化鈉10g/L，2，2’-聯(lián)吡啶20mg/L，聚乙烯醇3g/L，其余為水；化學(xué)鍍銅工藝參數(shù)為操作溫度為70°C，化學(xué)鍍時間為45min，獲得的化學(xué)鍍層厚度為5 10 μ m。如圖2所示，由多層復(fù)合防護涂層的截面SEM形貌可以看出最底層為多孔的微弧氧化涂層，涂層內(nèi)部個別孔隙較大，但靠近基體附近的涂層較為致密沒有明顯的孔洞，整個涂層與基體形成冶金結(jié)合；中間為噴涂的有機涂層，厚度為20 25 μ m,整個涂層均勻平整，與底層微弧氧化涂層結(jié)合良好；最上層為鍍鎳層，其厚度雖有些不均，厚度為5 10 μ m,但整個涂層較為致密，且與有機涂層結(jié)合緊密。由本實施例獲得的復(fù)合涂層體系的結(jié)合強度大于15MPa，表面維氏硬度最大可達500HV，在3. 5wt% NaCl溶液中涂層浸泡1200小時后無起皮與鼓泡現(xiàn)象。實施例3I.材料準備AZ31B鎂合金切割打磨后，在丙酮溶液中用超聲波清洗除油。2.浸蝕=Na4P2O7 · IOH2O 30g/L, Na2CO3 2g/L, NaNO3 5g/L, NaH2PO4 · 2H205g/L，其余為水，溫度70°C，處理3min。取出后立即用自來水清洗I分鐘，再用去離子水清洗I分鐘。3.等離子體電解氧化將鎂合金試樣放入等離子體氧化電解液中，采用脈沖方式進行等離子體電解氧化，等離子體氧化電解液為氫氧化鈉2g/L，硅酸鈉10g/L，氟化鈉5g/L，其余為水；脈沖頻率為1000Hz，電流密度為4A/dm2，溫度為50°C，氧化時間為30min，氧化膜厚度為20 μ m，孔隙率為65%，孔徑大小為10 20 μ m。本實施例中，ABS樹脂中，重量比例A : B : S = 20 : 25 : 55。4.噴涂將表面生長有陶瓷層的鎂合金試樣噴涂有機涂層，有機涂料組成ABS樹脂250g/L，硫酸銅120g/L，溶劑為二甲基亞楓。噴涂距離30mm，噴涂時間8min，獲得有機涂層的厚度為20 μ m。5.打磨對噴涂有機涂層的試樣表面進行適當?shù)拇蚰?，使其平整?.化學(xué)鍍銅將打磨后的試樣放入硼氫化鈉(20g/L)水溶液中室溫還原18min。然 后將表面已析出銅的試樣放入化學(xué)鍍銅液中，化學(xué)鍍銅液組成五水硫酸銅15g/L，三乙醇胺25g/L，乙二胺四乙酸3g/L，甲醛(37wt% ) 15mL/L，氫氧化鈉10g/L，2，2，_聯(lián)吡啶20mg/L，聚乙烯醇3g/L，其余為水；化學(xué)鍍銅工藝參數(shù)為操作溫度為65°C，化學(xué)鍍時間為50min，獲得的化學(xué)鍍層厚度為5 10 μ m。由本實施例獲得的復(fù)合涂層體系的結(jié)合強度大于20MPa，表面維氏硬度最大可達400HV，在3. 5wt% NaCl溶液中涂層浸泡1000小時后無起皮與鼓泡現(xiàn)象。實施例4I.材料準備MB5鎂合金切割打磨后，在丙酮溶液中用超聲波清洗除油。2.浸蝕=Na4P2O7 · IOH2O 40g/L, Na2CO3 3g/L, NaNO3 5g/L, NaH2PO4 · 2H205g/L，其余為水，溫度50°C，處理5min。3.等離子體電解氧化將鎂合金試樣放入等離子體氧化電解液中，采用脈沖方式進行等離子體電解氧化，等離子體氧化電解液為氫氧化鈉lg/L，硅酸鈉10g/L，氟化鈉5g/L，其余為水；脈沖頻率為1500Hz，電流密度為ΙΟΑ/dm2 ;溫度為30°C，氧化時間為80min，氧化膜厚度為25 μ m，孔隙率為50%，孔徑大小為5 15 μ m。本實施例中，ABS樹脂中，重量比例A : B : S = 15 : 25 : 60。4.噴涂將表面生長有陶瓷層的鎂合金試樣噴涂有機涂層，有機涂料組成ABS樹脂150g/L，硫酸鎳150g/L，溶劑為二甲基亞楓。噴涂距離30mm，噴涂時間10min，獲得有機涂層的厚度為35 μ m。5.打磨對噴涂有機涂層的試樣表面進行適當?shù)拇蚰?，使其平整?.化學(xué)鍍鎳將打磨后的試樣放入硼氫化鈉(15g/L)水溶液中室溫還原lOmin。然后將表面已析出鎳的試樣放入化學(xué)鍍鎳液中，化學(xué)鍍液組成堿式碳酸鎳10g/L，次亞磷酸鈉25g/L,朽1檬酸鈉5g/L,氟化氫銨15g/L,乙酸鈉10g/L,硫脲2mg/L,蘋果酸5mg/L,氨水15mL/L,其余為水?；瘜W(xué)鍍鎳工藝參數(shù)為操作溫度為90°C,化學(xué)鍍時間為60min,獲得的化學(xué)鍍層厚度為10 30 μ m。由本實施例獲得的復(fù)合涂層體系的結(jié)合強度大于25MPa，表面維氏硬度最大可達400HV，在3. 5wt% NaCl溶液中涂層浸泡1200小時后無起皮與鼓泡現(xiàn)象。實施例5I.材料準備ZM6鎂合金切割打磨后，在丙酮溶液中用超聲波清洗除油。2.浸蝕=Na4P2O7 · IOH2O 30g/L, Na2CO3 5g/L, NaNO3 2g/L, NaH2PO4 · 2H205g/L，其余為水，溫度70°C，處理5min。取出后立即用自來水清洗2分鐘，再用去離子水清洗I分鐘。3.等離子體電解氧化將鎂合金試樣放入等離子體氧化電解液中，采用脈沖方式進行等離子體電解氧化，等離子體氧化電解液為氫氧化鈉3g/L，硅酸鈉15g/L，氟化鈉5g/L，其余為水；脈沖頻率為2000Hz，電流密度為8A/dm2 ;溫度為25°C，氧化時間為60min，氧化膜厚度為20 μ m，孔隙率為45%，孔徑大小為2 10 μ m。本實施例中，ABS樹脂中，重量比例A : B : S = 17 : 28 : 55。4.噴涂將表面生長有陶瓷層的鎂合金試樣噴涂有機涂層，有機涂料組成ABS樹脂200g/L，硫酸銅90g/L，溶劑為二甲基亞楓。噴涂距離20mm，噴涂時間8min，有機涂層的厚度為25 μ m。5.打磨對噴涂有機涂層的試樣表面進行適當?shù)拇蚰ィ蛊淦秸?.化學(xué)鍍銅將打磨后的試樣放入硼氫化鈉(20g/L)水溶液中室溫還原18min。然后將表面已析出銅的試樣放入化學(xué)鍍銅液中，化學(xué)鍍銅液組成五水硫酸銅15g/L，三乙醇胺25g/L，乙二胺四乙酸3g/L，甲醛(37wt% )20mL/L，氫氧化鈉5gg/L，2，2’-聯(lián)吡啶20mg/L，聚乙烯醇3g/L，其余為水；化學(xué)鍍銅工藝參數(shù)為操作溫度為75°C，化學(xué)鍍時間為50min， 獲得的化學(xué)鍍層厚度為15 20 μ m。由本實施例獲得的復(fù)合涂層體系的結(jié)合強度大于20MPa，表面維氏硬度最大可達450HV，在3. 5wt% NaCl溶液中涂層浸泡1400小時后無起皮與鼓泡現(xiàn)象。與實施例I不同之處在于I.材料準備=Mg-Gd-Y鎂合金ZM5切割打磨后，將試樣放入脫脂液中浸泡。脫脂液組成氫氧化鈉50g/L，磷酸鈉10g/L，其余為水。溫度40°C，時間lOmin。2.等離子體電解氧化將鎂合金試樣放入等離子體氧化電解液中，采用脈沖方式進行等離子體電解氧化，等離子體氧化電解液為氫氧化鈉2g/L，硅酸鈉10g/L，氟化鈉5g/L，其余為水；脈沖頻率為1500Hz，電流密度為8A/dm2 ;溫度為40°C，氧化時間為60min，氧化膜厚度為25 μ m，孔隙率為55%，孔徑大小為5 15 μ m。本實施例中，ABS樹脂中，重量比例A : B : S = 20 : 20 : 60。3.噴涂將表面生長有陶瓷層的鎂合金試樣噴涂有機涂層，有機涂料組成ABS樹脂200g/L，硫酸鎳150g/L，溶劑為二甲基亞楓。噴涂距離30mm，噴涂時間10min，獲得有機涂層的厚度為35 40 μ m。4.打磨對噴涂有機涂層的試樣表面進行適當?shù)拇蚰?，使其平整?.化學(xué)鍍鎳將打磨后的試樣放入硼氫化鈉(25g/L)水溶液中室溫還原lOmin。然后將表面已析出鎳的試樣放入化學(xué)鍍鎳液中，化學(xué)鍍液組成堿式碳酸鎳15g/L，次亞磷酸鈉30g/L,朽1檬酸鈉5g/L,氟化氫銨15g/L,乙酸鈉15g/L,硫脲4mg/L,蘋果酸6mg/L,氨水20mL/L,其余為水?；瘜W(xué)鍍鎳工藝參數(shù)為操作溫度為85°C，化學(xué)鍍時間為60min，獲得的化學(xué)鍍層厚度為10 30 μ m。由本實施例獲得的復(fù)合涂層體系的結(jié)合強度大于25MPa，表面維氏硬度最大可達500HV，在3. 5wt% NaCl溶液中涂層浸泡1500小時后無起皮與鼓泡現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金表面多層復(fù)合防護涂層，其特征在于該防護涂層包括依次附著在鎂合金表面的多孔陶瓷層、有機涂層和化學(xué)鍍層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鎂合金表面多層復(fù)合防護涂層，其特征在于多孔陶瓷層為在鎂合金表面通過等離子體電解氧化形成的陶瓷層；有機涂層為含有鎳鹽或銅鹽的有機涂料噴涂在多孔陶瓷層的外表面形成；化學(xué)鍍層為將有機涂層中的鎳鹽或銅鹽還原后進行化學(xué)鍍形成的最外層鍍鎳或鍍銅鍍層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鎂合金表面多層復(fù)合防護涂層，其特征在于多孔陶瓷層厚度為20 35 μ m，孔隙率為30% 70%，孔徑大小為2 20 μ m;有機涂層厚度為20 50 μ m ;化學(xué)鍍層厚度為5 30 μ m。
4.一種如權(quán)利要求I所述的鎂合金表面多層復(fù)合防護涂層的制備方法，其特征在于包括以下步驟 1)鎂合金基體表面進行脫脂或浸蝕處理； 2)在經(jīng)步驟I)處理后的鎂合金表面通過等離子體電解氧化形成多孔陶瓷層； 3)在經(jīng)步驟2)處理后的陶瓷層的外表面噴涂含有鎳鹽或銅鹽的有機涂料，形成有機涂層； 4)采用還原劑將步驟3)中所述有機涂層中的鎳鹽或銅鹽進行還原； 5)進行化學(xué)鍍形成最外層鍍鎳或鍍銅鍍層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎂合金表面多層復(fù)合防護涂層的制備方法，其特征在于步驟I)中，脫脂處理時脫脂液組成為氫氧化鈉40 60g/L,磷酸鈉5 10g/L,其余為水；溫度30 50°C，時間5 IOmin ;浸蝕處理時浸蝕液組成為=Na4P2O7 · IOH2O 20 40g/L，Na2CO3 2 5g/L，NaNO3 2 5g/L，NaH2PO4 · 2H20 4 6g/L，其余為水；溫度 50 70°C，處理時間O. 5 5min。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎂合金表面多層復(fù)合防護涂層的制備方法，其特征在于步驟2)的具體過程為，將鎂合金試樣放入等離子體氧化電解液中，采用脈沖方式進行等離子體電解氧化；等離子體氧化電解液為氫氧化鈉I 3g/L，硅酸鈉5 20g/L，氟化鈉5 10g/L，其余為水；脈沖頻率為50 3000Hz，電流密度為I ΙΟΑ/dm2，溫度為20 50°C，氧化時間為30 120min。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎂合金表面多層復(fù)合防護涂層的制備方法，其特征在于步驟3)中噴涂含有鎳鹽的有機涂層時有機涂料組成為ABS樹脂150 250g/L，硫酸鎳90 150g/L，溶劑為二甲基亞楓；噴涂距離10 30mm，噴涂時間5 lOmin，有機涂層的厚度在20 50 μ m ; 噴涂含有銅鹽的有機涂層時有機涂料組成=ABS樹脂200 250g/L，硫酸銅80 100g/L，溶劑為二甲基亞楓；噴涂距離10 30mm，噴涂時間5 lOmin，有機涂層的厚度在 20 50 μ m ;
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎂合金表面多層復(fù)合防護涂層的制備方法，其特征在于步驟4)中還原劑組成為硼氫化鈉15 25g/L，其余為水；還原時間10 30min ;溫度室溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎂合金表面多層復(fù)合防護涂層的制備方法，其特征在于步驟5)中進行化學(xué)鍍形成最外層鍍鎳層時化學(xué)鍍鎳液組成堿式碳酸鎳10 15g/L，次亞磷酸鈉20 30g/L,朽1檬酸鈉3 5g/L,氟化氫銨10 15g/L,乙酸鈉10 15g/L,硫脲·2 4mg/L，蘋果酸3 6mg/L，氨水10 20mL/L，其余為水；化學(xué)鍍鎳工藝參數(shù)為操作溫度為85 90°C，化學(xué)鍍時間為30 60min，獲得的化學(xué)鍍層厚度為10 30 μ m。
步驟5)中進行化學(xué)鍍形成最外層鍍銅層時化學(xué)鍍銅液組成五水硫酸銅10 15g/L，三乙醇胺25 30g/L，乙二胺四乙酸2 4g/L，重量百分比為37%的甲醛15 20mL/L，氫氧化鈉5 10g/L，2，2’_聯(lián)吡啶15 20mg/L，聚乙烯醇2 4g/L，其余為水；化學(xué)鍍銅工藝參數(shù)為操作溫度為65 75°C，化學(xué)鍍時間為30 60min，獲得的化學(xué)鍍層厚度為·5 10 μ m0
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎂合金表面多層復(fù)合防護涂層的制備方法，其特征在于步驟4)之前對噴涂有機涂層的試樣表面進行打磨。
全文摘要
本發(fā)明涉及鎂合金表面高耐蝕性復(fù)合防護涂層及其制備方法，屬于金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種鎂合金表面多層復(fù)合防護涂層及其制備方法。該防護涂層包括依次附著在鎂合金表面的多孔陶瓷層、有機涂層和化學(xué)鍍層。首先在鎂合金基體表面進行等離子體電解氧化形成多孔陶瓷層，然后在該陶瓷層表面噴涂含有鎳鹽或銅鹽的有機涂層，最后在有機涂層外表面進行化學(xué)鍍鎳或鍍銅，形成化學(xué)鍍鎳層或化學(xué)鍍銅層。本發(fā)明通過等離子體電解氧化形成的多孔陶瓷層與有機涂層及化學(xué)鍍層相結(jié)合所制備的多層復(fù)合防護涂層結(jié)合強度好、抗腐蝕抗刮傷，并解決了單一的鎂合金表面處理技術(shù)雖有防護效果，但不能滿足鎂合金較高耐蝕抗磨的要求等問題。
文檔編號C23C28/00GK102877063SQ201110196448
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者杜克勤, 張偉, 王福會, 田穎 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所