[发明专利]一种镁合金表面微弧氧化/喷涂复合膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金表面复合膜的制备方法。

背景技术

镁合金被称为“21世纪最具发展潜力和前途的绿色工程材料”，具有比强度和比刚度高，减震、降噪性能好，弹性模量低，塑性比铝低，高的屏蔽电磁干扰性能，阻尼性、散热性能好等优点。此外，镁合金回收再生性良好，符合环保要求。鉴于以上优点，镁合金在汽车、电子电器、航空航天、国防军工、交通等领域得到广泛的应用。但是镁合金电极电位低，化学活泼性极高，稳定性低，在潮湿的环境中极易发生腐蚀。虽然镁合金可以与空气中的氧气发生反应而生成一层自然氧化膜，但该氧化膜疏松多孔、不致密，耐蚀性差，对金属基体起不到有效的保护作用。镁合金的这些腐蚀特性严重限制了其在工程上的应用。因此，镁合金的腐蚀问题，成为镁合金进一步广泛应用的“瓶颈”。

目前表面改性处理技术已成为改善镁合金使用性能的重要手段之一。目前关于镁合金的表面处理技术主要包括化学转化膜、阳极氧化、气相沉积、离子注入、微弧氧化以及涂装技术等。但是化学转化膜、阳极氧化和气相沉积一般所获取的膜层较薄（厚度一般在纳米级或者几个微米范围内），对镁合金基体的保护作用有限。离子注入方法可以显著的提高腐蚀性能，但是其应用成本很高，并且很难实现大面积加工。微弧氧化技术可以提高镁合金的耐蚀性能，但是由于其结构的多孔性，因此提高耐腐蚀性能也是有限，涂装技术分为有机和无机两种，一般镁合金表面的涂装要求基体有一定的粗糙度，但是其关键问题在于使用过程中容易与基体发生脱落，有机涂装还存在一个易老化问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有镁合金表面处理方法中化学转化膜、阳极氧化、气相沉积得到的膜层薄，耐腐蚀性能差；离子注入方法成本高，难以实现大面积加工；涂层与镁合金基体结合力差，有机涂层易老化的问题，本发明提供了一种镁合金表面微弧氧化/喷涂复合膜的制备方法。

本发明镁合金表面微弧氧化/喷涂复合膜的制备方法是通过以下步骤实现的：一、将镁合金进行预处理去除表面氧化膜，然后将预处理后的镁合金作为工作电极置于电解液中，不锈钢槽作为电解池和对电极，采用恒压或者恒流模式微弧氧化5~20min，即在镁合金上得到多孔的微弧氧化陶瓷膜，其中电解液组成为：6~30g/L的Na₂SiO₃、0~5g/L的NaF和0~5g/L的NaOH，溶剂为水；恒压模式时，控制电压为50~600V，频率为300~2000Hz，占空比为10~45%；恒流模式时，控制电流密度为2~5A/dm²，频率为300~2000Hz，占空比为10~45%；二、采用空气喷涂方式在步骤一得到的镁合金表面微弧氧化陶瓷膜上喷涂无机涂料层，控制无机涂料的喷涂量为3~5g/s，压缩空气的内部压力为0.3~0.5MPa，喷涂采用喷嘴口径为1mm的喷枪，控制喷枪与镁合金表面微弧氧化陶瓷膜呈直角，喷枪喷嘴与微弧氧化陶瓷膜的距离为10~15cm，喷枪平行运行，喷枪移动速度为10~20cm/s，喷涂1~2个来回，得到微弧氧化陶瓷膜表面喷涂有无机涂料层的的镁合金；所述无机涂料为双组分水性纳米陶瓷涂料和纳米级填料的混合物，其中纳米级填料的添加质量是无机涂料质量的0%~10%，所述双组分水性纳米陶瓷涂料和纳米级填料均为深圳市瑞华夸克化工有限公司生产；所述1个来回是指喷枪在微弧氧化陶瓷膜表面的一侧移动至另一侧后，再移动回起始侧；三、将步骤二得到的微弧氧化陶瓷膜表面喷涂有无机涂料层的镁合金在60~100℃下干燥10~20min，然后再在230~300℃的马弗炉中烧结20~30min，然后将镁合金取出，自然冷却至室温，即在镁合金表面制备得到微弧氧化/喷涂复合膜。

本发明步骤一中镁合金进行预处理的操作为：用去污粉清洗镁合金表面，然后用清水冲洗干净，清洗后的镁合金依次用240#、360#、800#和1000#的耐水砂纸打磨抛光，然后分别依次用自来水、蒸馏水和乙醇进行超声清洗。

本发明步骤二中所述无机涂料中采用的水性纳米陶瓷涂料不限于由深圳市瑞华夸克化工有限公司提供，现有市售的水性纳米陶瓷涂料均可用于本发明。无机涂料中添加的纳米级填料，为深圳市瑞华夸克化工有限公司提供的银色填料、白色填料、灰色填料以及黑色填料等，但是不限于由深圳市瑞华夸克化工有限公司提供，现有市售的纳米级粉末填料均可用于本发明。