本發(fā)明涉及一種鎂合金材料表面高耐蝕性熱噴涂涂層的制備方法，該技術(shù)主要針對(duì)航天器輕量化設(shè)計(jì)對(duì)鎂合金的應(yīng)用需求，滿(mǎn)足鎂合金在地面測(cè)試、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中的腐蝕防護(hù)要求。通過(guò)電弧絲材熱噴涂的方法在鎂合金材料表面噴涂制備形成金屬防護(hù)涂層，然后對(duì)涂層進(jìn)行后處理及熱處理，以有效的提升涂層的腐蝕防護(hù)能力。
背景技術(shù)：
受發(fā)射成本的影響，航天器結(jié)構(gòu)材料一般都采用輕質(zhì)合金進(jìn)行制造，常用材料為鈦合金、鋁合金及鎂合金。其中，鎂合金密度約為1.78g/cm3，約為鋁合金的2/3，是最輕的結(jié)構(gòu)金屬，具有密度低、比強(qiáng)度高、阻尼減振性好、電磁屏蔽能力強(qiáng)、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，是航天器結(jié)構(gòu)減重的理想材料。但由于鎂的電極電位低，約為-2.37V，化學(xué)性質(zhì)活潑，在自然大氣中鎂合金極易形成氧化膜，且自然形成的氧化膜疏松多孔，不能對(duì)鎂合金基體形成有效的保護(hù)，這一特點(diǎn)使得鎂合金產(chǎn)品在地面試驗(yàn)、運(yùn)輸、貯存等環(huán)節(jié)中易發(fā)生腐蝕。因此，需要對(duì)鎂合金材料進(jìn)行表面處理以提高鎂合金的防腐性能，滿(mǎn)足航天器應(yīng)用對(duì)鎂合金材料的防腐性能需求。
現(xiàn)有技術(shù)中，鎂合金
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鎂合金材料表面高耐蝕性熱噴涂涂層的制備方法。本發(fā)明所述制備方法主要采用電弧絲材熱噴涂的方法實(shí)現(xiàn)在鎂合金材料表面防護(hù)性金屬涂層的制備，并通過(guò)孔隙封閉及熱處理，實(shí)現(xiàn)涂層高耐蝕性的功能。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：
一種鎂合金表面高耐蝕性熱噴涂涂層的制備方法，該方法的步驟包括：
(1)將鎂合金材料表面進(jìn)行除油處理；
(2)對(duì)經(jīng)過(guò)步驟(1)除油處理后的鎂合金材料表面進(jìn)行噴砂處理；
(3)采用電弧熱噴涂的方法在步驟(2)得到的鎂合金材料表面進(jìn)行金屬涂層的熱噴涂制備；
(4)對(duì)步驟(3)得到的鎂合金材料表面金屬涂層采用封閉溶膠劑進(jìn)行改性處理，之后放入150～250℃烘箱中烘烤4～8小時(shí)，得到表面有一層高耐蝕性熱噴涂涂層鎂合金。
所述的步驟(1)中，進(jìn)行除油時(shí)采用汽油或乙醇進(jìn)行沖洗或擦拭處理。
所述的步驟(2)中，進(jìn)行噴砂處理時(shí)噴砂砂粒為金剛砂，粒徑為80～120目；噴砂氣壓控制在0.2Mpa～0.5Mpa范圍。
所述的步驟(3)中，所述的熱噴涂時(shí)的參數(shù)為：噴涂電壓為30-35V，噴涂電流為90-110A，噴涂氣壓為0.7-0.9MPa，噴涂距離為150～350mm，噴涂氣源為壓縮空氣。
所述的步驟(3)中，所述的金屬涂層所采用的原料為鋁絲或鋁合金絲，鋁絲或或鋁合金絲的直徑為1.6-2.3mm；所述的金屬涂層的厚度為60～250μm。
所述的步驟(4)中，改性方法為：將表面涂有金屬涂層的鎂合金材料浸漬到封閉溶膠劑中或是采用紗布蘸取封閉溶膠劑擦拭金屬涂層表面，然后將鎂合金材料從封閉溶膠劑中取出后放置1-3h晾干或是直接晾干1-3h。
所述的封閉溶膠劑包括硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無(wú)水乙醇和乙酸丁酯，以無(wú)水乙醇和乙酸丁酯的總質(zhì)量為100份計(jì)算，硅烷表面處理劑的質(zhì)量份數(shù)為0.5-5份，納米氧化硅的質(zhì)量份數(shù)為0.5-2份；
所述的硅烷表面處理劑為硅烷改性偶聯(lián)劑；
無(wú)水乙醇和乙酸丁酯的總質(zhì)量為100份時(shí)，其中無(wú)水乙醇的質(zhì)量份數(shù)為10-90份。
所述的封閉溶膠劑還包括可聚合型有機(jī)硅，可聚合型有機(jī)硅的質(zhì)量份數(shù)為1-5份；
所述的可聚合型有機(jī)硅為小分子的羥基硅油或含氫硅油，小分子的羥基硅油的粘度不大于5000Pa·s。
所述的封閉溶膠劑的制備方法，步驟為：將硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無(wú)水乙醇和乙酸丁酯進(jìn)行混合，在室溫-80℃的條件下攪拌4-8h，攪拌時(shí)的轉(zhuǎn)速為300-1000轉(zhuǎn)/min，得到封閉溶膠劑。
當(dāng)封閉溶膠劑中包括可聚合型有機(jī)硅時(shí)，將可聚合型有機(jī)硅與硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無(wú)水乙醇、乙酸丁酯進(jìn)行混合，然后在室溫-80℃的條件下攪拌4-8h，攪拌時(shí)的轉(zhuǎn)速為300-1000轉(zhuǎn)/min，得到封閉溶膠劑。
一種封閉溶膠劑，包括硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無(wú)水乙醇和乙酸丁酯，以無(wú)水乙醇和乙酸丁酯的總質(zhì)量為100份計(jì)算，硅烷表面處理劑的質(zhì)量份數(shù)為0.5-5份，納米氧化硅的質(zhì)量份數(shù)為0.5-2份；所述的硅烷表面處理劑為硅烷改性偶聯(lián)劑；無(wú)水乙醇和乙酸丁酯的總質(zhì)量為100份時(shí)，其中無(wú)水乙醇的質(zhì)量份數(shù)為10-90份。
所述的封閉溶膠劑還包括可聚合型有機(jī)硅，可聚合型有機(jī)硅的質(zhì)量份數(shù)為1-5份；
所述的可聚合型有機(jī)硅為小分子的羥基硅油或含氫硅油，小分子的羥基硅油的粘度不大于5000Pa·s。一種封閉溶膠劑，其特征在于：
將硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無(wú)水乙醇和乙酸丁酯進(jìn)行混合，在室溫-80℃的條件下攪拌4-8h，攪拌時(shí)的轉(zhuǎn)速為300-1000轉(zhuǎn)/min，得到封閉溶膠劑。
將可聚合型有機(jī)硅與硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無(wú)水乙醇、乙酸丁酯進(jìn)行混合，然后在室溫-80℃的條件下攪拌4-8h，攪拌時(shí)的轉(zhuǎn)速為300-1000轉(zhuǎn)/min，得到封閉溶膠劑。
一種封閉溶膠劑的應(yīng)用，步驟包括：
(1)將鎂合金材料表面進(jìn)行除油處理；
(2)對(duì)經(jīng)過(guò)步驟(1)除油處理后的鎂合金材料表面進(jìn)行噴砂處理；
(3)采用電弧熱噴涂的方法在步驟(2)得到的鎂合金材料表面進(jìn)行金屬涂層的熱噴涂制備；
(4)對(duì)步驟(3)得到的鎂合金材料表面金屬涂層采用封閉溶膠劑進(jìn)行改性處理，之后放入150～250℃烘箱中烘烤4～8小時(shí)，得到表面有一層高耐蝕性熱噴涂涂層鎂合金。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)本發(fā)明采用電弧絲材熱噴涂的方法進(jìn)行鎂合金防腐涂層的制備，涂層施工簡(jiǎn)單，效率高、成本低；
(2)通過(guò)封閉溶膠劑對(duì)熱噴涂涂層進(jìn)行改性處理，可以有效的填補(bǔ)熱噴涂涂層空隙，提升涂層的耐腐蝕性能。
(3)本發(fā)明提供一種鎂合金表面高耐蝕性熱噴涂涂層的制備方法，該涂層可以滿(mǎn)足航天器用鎂合金材料都在地面測(cè)試、儲(chǔ)存及運(yùn)輸過(guò)程的防護(hù)性能要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)鎂合金材料的有效防護(hù)，對(duì)推動(dòng)鎂合金材料在航天器中的應(yīng)用及輕量化設(shè)計(jì)具有重要作用。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的方法流程示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種鎂合金表面高耐蝕性熱噴涂涂層的制備方法，該方法的步驟包括：
(1)將鎂合金材料表面進(jìn)行除油處理，可采用汽油或乙醇等進(jìn)行沖洗或擦拭處理；
(2)對(duì)經(jīng)過(guò)步驟(1)除油處理后的鎂合金材料表面進(jìn)行噴砂處理，噴砂砂粒為金剛砂，粒徑為80～120目；噴砂氣壓控制在0.2Mpa～0.5Mpa范圍；
(3)采用電弧熱噴涂的方法在步驟(2)得到的鎂合金材料表面進(jìn)行金屬涂層的熱噴涂制備；
所述的熱噴涂時(shí)的參數(shù)為：噴涂電壓為30-35V，噴涂電流為90-110A，噴涂氣壓為0.7-0.9MPa，噴涂距離為150～350mm，噴涂氣源為壓縮空氣；
所述的金屬涂層所采用的原料為鋁絲或鋁合金絲，鋁絲或或鋁合金絲的直徑為1.6-2.3mm；
所述的金屬涂層的厚度為60～250μm。
所述的熱噴涂的材料采用金屬鋁絲或鋁合金絲材；
采用壓縮空氣進(jìn)行金屬液滴的霧化；
(4)對(duì)步驟(3)得到的鎂合金材料表面金屬涂層采用封閉溶膠劑進(jìn)行改性處理，改性方法為：將表面涂有金屬涂層的鎂合金材料浸漬到封閉溶膠劑中或是采用紗布蘸取封閉溶膠劑擦拭金屬涂層表面，然后將鎂合金材料從封閉溶膠劑中取出后放置1-3h晾干或是直接晾干1-3h，之后放入150～250℃烘箱中烘烤4～8小時(shí)，得到表面有一層高耐蝕性熱噴涂涂層鎂合金。
所述的封閉溶膠劑包括硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無(wú)水乙醇和乙酸丁酯，以無(wú)水乙醇和乙酸丁酯的總質(zhì)量為100份計(jì)算，硅烷表面處理劑的質(zhì)量份數(shù)為0.5-5份，納米氧化硅的質(zhì)量份數(shù)為0.5-2份；
所述的硅烷表面處理劑為硅烷改性偶聯(lián)劑，比如KH550、KH560、KH570；
無(wú)水乙醇和乙酸丁酯的總質(zhì)量為100份時(shí)，其中無(wú)水乙醇的質(zhì)量份數(shù)為10-90份；
該封閉溶膠劑還可以包括可聚合型有機(jī)硅，可聚合型有機(jī)硅的質(zhì)量份數(shù)為1-5份；
所述的可聚合型有機(jī)硅為小分子的羥基硅油或含氫硅油，小分子的羥基硅油的粘度不大于5000Pa·s；
所述的封閉溶膠劑的制備方法，步驟為：將硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無(wú)水乙醇和乙酸丁酯進(jìn)行混合，在室溫-80℃的條件下攪拌4-8h，攪拌時(shí)的轉(zhuǎn)速為300-1000轉(zhuǎn)/min，得到封閉溶膠劑；當(dāng)封閉溶膠劑中包括可聚合型有機(jī)硅時(shí)，將可聚合型有機(jī)硅與硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無(wú)水乙醇、乙酸丁酯進(jìn)行混合，然后在室溫-80℃的條件下攪拌4-8h，攪拌時(shí)的轉(zhuǎn)速為300-1000轉(zhuǎn)/min，得到封閉溶膠劑。
為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。
實(shí)施例1
一種鎂合金表面高耐蝕性熱噴涂涂層的制備方法，該方法的步驟包括：
(1)將鎂合金材料表面進(jìn)行除油處理，采用汽油進(jìn)行擦拭處理；
(2)對(duì)經(jīng)過(guò)步驟(1)除油處理后的鎂合金材料表面進(jìn)行噴砂處理，噴砂砂粒為金剛砂，粒徑為120目；噴砂氣壓控制在0.3Mpa～0.5Mpa范圍；
(3)采用電弧熱噴涂的方法在步驟(2)得到的鎂合金材料表面進(jìn)行金屬涂層的熱噴涂制備；
所述的熱噴涂時(shí)的參數(shù)為：噴涂電壓為32V，噴涂電流為90A，噴涂氣壓為0.8MPa，噴涂距離為250mm，噴涂氣源為壓縮空氣；
所述的金屬涂層所采用的原料為鋁絲或鋁合金絲，鋁絲或或鋁合金絲的直徑為1.6mm；
所述的金屬涂層的厚度為120～150μm。
所述的熱噴涂的材料采用金屬鋁絲；
采用壓縮空氣進(jìn)行金屬液滴的霧化；
(4)對(duì)步驟(3)得到的鎂合金材料表面金屬涂層采用封閉溶膠劑進(jìn)行改性處理，改性方法為：將表面涂有金屬涂層的鎂合金材料浸漬到封閉溶膠劑中，然后將鎂合金材料從封閉溶膠劑中取出后放置1h晾干，之后放入250℃烘箱中烘烤4小時(shí)，得到表面有一層高耐蝕性熱噴涂涂層鎂合金。
所述的封閉溶膠劑包括硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無(wú)水乙醇和乙酸丁酯，以無(wú)水乙醇和乙酸丁酯的總質(zhì)量為100份計(jì)算，硅烷表面處理劑的質(zhì)量份數(shù)為5份，納米氧化硅的質(zhì)量份數(shù)為1份；
所述的硅烷表面處理劑為硅烷改性偶聯(lián)劑，比如KH550；
無(wú)水乙醇和乙酸丁酯的總質(zhì)量為100份時(shí)，其中無(wú)水乙醇的質(zhì)量份數(shù)為10份；
所述的封閉溶膠劑的制備方法，步驟為：將硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無(wú)水乙醇和乙酸丁酯進(jìn)行混合，在室溫的條件下攪拌4h，攪拌時(shí)的轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/min，得到封閉溶膠劑；
通過(guò)上述方法在鎂合金表面制備出防腐涂層，在中性鹽霧條件下的防護(hù)能力大于10天。
實(shí)施例2
一種鎂合金表面高耐蝕性熱噴涂涂層的制備方法，該方法的步驟包括：
(1)將鎂合金材料表面進(jìn)行除油處理，采用汽油進(jìn)行擦拭處理；
(2)對(duì)經(jīng)過(guò)步驟(1)除油處理后的鎂合金材料表面進(jìn)行噴砂處理，噴砂砂粒為金剛砂，粒徑為100目；噴砂氣壓控制在0.2Mpa～0.3Mpa范圍；
(3)采用電弧熱噴涂的方法在步驟(2)得到的鎂合金材料表面進(jìn)行金屬涂層的熱噴涂制備；
所述的熱噴涂時(shí)的參數(shù)為：噴涂電壓為35V，噴涂電流為100A，噴涂氣壓為0.9MPa，噴涂距離為300mm，噴涂氣源為壓縮空氣；
所述的金屬涂層所采用的原料為鋁絲或鋁合金絲，鋁絲或或鋁合金絲的直徑為2.0mm；
所述的金屬涂層的厚度為150～200μm。
所述的熱噴涂的材料采用金屬鋁絲；
采用壓縮空氣進(jìn)行金屬液滴的霧化；
(4)對(duì)步驟(3)得到的鎂合金材料表面金屬涂層采用封閉溶膠劑進(jìn)行改性處理，改性方法為：將表面涂有金屬涂層的鎂合金材料浸漬到封閉溶膠劑中，然后將鎂合金材料從封閉溶膠劑中取出后放置1h晾干，之后放入150℃烘箱中烘烤5小時(shí)，得到表面有一層高耐蝕性熱噴涂涂層鎂合金。
所述的封閉溶膠劑包括硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無(wú)水乙醇和乙酸丁酯，以無(wú)水乙醇和乙酸丁酯的總質(zhì)量為100份計(jì)算，硅烷表面處理劑的質(zhì)量份數(shù)為5份，納米氧化硅的質(zhì)量份數(shù)為2份；
所述的硅烷表面處理劑為硅烷改性偶聯(lián)劑，比如KH560；
無(wú)水乙醇和乙酸丁酯的總質(zhì)量為100份時(shí)，其中無(wú)水乙醇的質(zhì)量份數(shù)為50份；
該封閉溶膠劑還包括可聚合型有機(jī)硅，可聚合型有機(jī)硅的質(zhì)量份數(shù)為3份；
所述的可聚合型有機(jī)硅為小分子的羥基硅油，小分子的羥基硅油的粘度為500-1000Pa·s；
所述的封閉溶膠劑的制備方法，步驟為：將可聚合型有機(jī)硅與硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無(wú)水乙醇、乙酸丁酯進(jìn)行混合，然后在80℃的條件下攪拌8h，攪拌時(shí)的轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/min，得到封閉溶膠劑。
通過(guò)上述方法在鎂合金表面制備出防腐涂層，在中性鹽霧條件下的防護(hù)能力大于10天。
實(shí)施例3
一種鎂合金表面高耐蝕性熱噴涂涂層的制備方法，該方法的步驟包括：
(1)將鎂合金材料表面進(jìn)行除油處理，采用汽油進(jìn)行擦拭處理；
(2)對(duì)經(jīng)過(guò)步驟(1)除油處理后的鎂合金材料表面進(jìn)行噴砂處理，噴砂砂粒為金剛砂，粒徑為100目；噴砂氣壓控制在0.2Mpa～0.3Mpa范圍；
(3)采用電弧熱噴涂的方法在步驟(2)得到的鎂合金材料表面進(jìn)行金屬涂層的熱噴涂制備；
所述的熱噴涂時(shí)的參數(shù)為：噴涂電壓為35V，噴涂電流為100A，噴涂氣壓為0.9MPa，噴涂距離為300mm，噴涂氣源為壓縮空氣；
所述的金屬涂層所采用的原料為鋁絲或鋁合金絲，鋁絲或或鋁合金絲的直徑為2.0mm；
所述的金屬涂層的厚度為150～200μm。
所述的熱噴涂的材料采用金屬鋁絲；
采用壓縮空氣進(jìn)行金屬液滴的霧化；
(4)對(duì)步驟(3)得到的鎂合金材料表面金屬涂層采用封閉溶膠劑進(jìn)行改性處理，改性方法為：采用擦拭的方法在金屬涂層表面擦拭封閉溶膠劑，然后放置1h晾干，之后放入150℃烘箱中烘烤5小時(shí)，得到表面有一層高耐蝕性熱噴涂涂層鎂合金。
所述的封閉溶膠劑包括硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無(wú)水乙醇和乙酸丁酯，以無(wú)水乙醇和乙酸丁酯的總質(zhì)量為100份計(jì)算，硅烷表面處理劑的質(zhì)量份數(shù)為5份，納米氧化硅的質(zhì)量份數(shù)為2份；
所述的硅烷表面處理劑為硅烷改性偶聯(lián)劑，比如KH560；
無(wú)水乙醇和乙酸丁酯的總質(zhì)量為100份時(shí)，其中無(wú)水乙醇的質(zhì)量份數(shù)為50份；
該封閉溶膠劑還包括可聚合型有機(jī)硅，可聚合型有機(jī)硅的質(zhì)量份數(shù)為3份；
所述的可聚合型有機(jī)硅為小分子的羥基硅油，小分子的羥基硅油的粘度為500-1000Pa·s；
所述的封閉溶膠劑的制備方法，步驟為：將可聚合型有機(jī)硅與硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無(wú)水乙醇、乙酸丁酯進(jìn)行混合，然后在80℃的條件下攪拌8h，攪拌時(shí)的轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/min，得到封閉溶膠劑。
通過(guò)上述方法在鎂合金表面制備出防腐涂層，在中性鹽霧條件下的防護(hù)能力大于10天。