[发明专利]镁合金等离子氧化陶瓷膜表面复合涂层制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及在镁合金等离子阳化陶瓷膜表面制备有机涂层-化学镀层的复合涂层方法，属于金属表面处理技术领域。

背景技术

镁合金具有高的比强度和比刚度以及良好的阻尼特性，是满足汽车轻质化、环保化和性能优化发展的最具潜力的金属结构材料，也是二十一世纪最有应用前景的金属材料之一。但是由于镁的热力学稳定性差，且氧化物(膜)结构疏松，致使镁合金的耐腐蚀能力较差，在很大程度上限制了它的广泛应用。因此，镁合金表面处理在实际应用中是十分重要的。表面改性的方法很多，如电化学法、化学法、热加工法等。一些新型的表面处理方法如激光表面处理、氮化铬涂层、镁合金表面沉积铝等。但至今为止，世界各国还没有能开发出一种抵抗恶劣环境的适用于镁合金基体的防护层。

为了提高金属镁的表面防腐和耐磨能力，国内外学者开发了众多的表面改性及涂/镀层工艺，如在镁合金微等离子体电解氧化膜表面复合非晶态Ni-P沉积层可获得与基体结合牢固且耐蚀抗刮伤的硬膜，是一种有效可行的技术思路。一方面，完整的镀镍层对多层陶瓷膜可起到封闭作用，避免了镁合金基体与腐蚀介质的直接接触，另一方面由于金属镍的化学稳定性好、硬度高，具有良好的耐磨和抗蚀性。但镁合金陶瓷膜具有多孔结构，直接在其表面进行化学镀，由于镀层金属比镁合金电位高，与镁合金接触后很容易发生双金属电偶腐蚀。尤其对于形状复杂或大面积镀件难以获得均匀无缺陷的镀层。这种结构缺陷的形成很容易出现局部双金属腐蚀或微观电偶腐蚀现象，造成镁合金部件力学性能的恶化，这样反而会大大加快腐蚀过程，造成灾难性的后果。

采用有机涂层涂覆也是一种常用的镁合金防护方法，有机涂层保护机理主要是屏蔽作用、钝化缓蚀作用。但是涂层一般比较薄、有孔隙且机械性能差不抗刮伤，在强腐蚀介质及高温高强度环境下容易脱落，一般只能用来短时间保护金属，不能用来做长期防护。

研究表明，可用于在镁合金表面形成防护涂层工艺虽多，但各种工艺的防腐和耐磨性能均难以达到较高水平，且涂层的结合力也往往成为一个制约因素。

发明内容

本发明在于克服现有技术的不足，提供一种在镁合金等离子氧化陶瓷膜表面制备有机涂层-化学镀层的复合涂层方法，提高镁合金防腐和耐磨的综合性能，解决了镁合金抗刮伤和耐腐蚀的防护要求。

本发明是通过下列技术方案来实施的：

一种在镁合金等离子氧化陶瓷膜表面制备有机涂层-化学镀层的复合涂层方法，首先对镁合金进行等离子阳极氧化，形成多孔陶瓷层；然后进行有机涂层的涂覆，最后通过化学镀在最外层形成高硬耐蚀的镍-磷镀层，具体包括如下步骤：

(一)镁合金表面等离子体氧化

将镁合金试样经过打磨、抛光、除油等预处理后，以去除表面氧化皮和杂质。然后将镁合金试样(作为阳极)放入电解液中采用高电压脉冲方式对试样进行等离子火花放电氧化。等离子氧化的电解液为：氢氧化钠1～3g/L，硅酸钠5～20g/L，磷酸钠5～10g/L，其余为水，均匀混合，温度为0～50℃；采用脉冲方式进行氧化，脉冲频率为100～2000Hz，电流密度为1～10A/dm²，氧化时间为30～120分钟，氧化膜厚度为5～40μm，该氧化膜为多孔陶瓷膜，孔隙率为30％～60％，孔径为3～10μm。

(二)涂覆有机涂层：ABS树脂涂覆或清漆涂覆

1)ABS树脂涂覆

将等离子氧化后的镁合金试样进行树脂喷涂，喷涂液组成：ABS树脂150～250g/L，溶剂为二甲基亚砜，均匀混合。喷涂工艺参数为：粉末粒度为200～400目，喷涂压力为1.5～2.5MPa，喷涂距离为20～40mm，ABS树脂涂层的厚度在1～5mm。

本发明中，按重量百分比计，ABS树脂的组成如下：丙烯腈(A)占15％～35％，丁二烯(B)占5％～30％，苯乙烯(S)占40％～60％。

2)清漆涂覆

将等离子氧化后的镁合金试样进行清漆喷涂，喷涂液组成：清漆100～200g/L，溶剂为乙醚，均匀混合。喷涂工艺参数为：粉末粒度为200～400目，喷涂温度定为150～300℃，压力为1.5～2.5MPa，喷涂距离为10～40mm，清漆涂层的厚度在1～3mm。

本发明中，清漆是指常用的丙烯酸清漆，其重量组成可以如下：甲基丙烯酸甲酯30～50％；甲基丙烯酸丁酯10％～30％；甲基丙烯酸共聚树脂10％～30％；硝化棉5％～10％。

(三)化学镀