[发明专利]镁合金表面微弧氧化纳米自组装金属陶瓷涂层及制备方法

权利要求书

1.一种镁合金表面微弧氧化纳米自组装金属陶瓷涂层，其特征在于：该涂层包括依次附着在镁合金表面的微弧氧化陶瓷层、自组装纳米膜和无机金属陶瓷涂层。

2.根据权利要求1所述的镁合金表面微弧氧化纳米自组装金属陶瓷涂层，其特征在于：微弧氧化陶瓷层为在镁合金表面通过等离子体电解氧化形成的陶瓷层；自组装纳米膜为微弧氧化陶瓷层在纳米自组装溶液中进行浸渍或高压喷涂，然后将其烘干或晾干后形成；无机金属陶瓷涂层是在自组装陶瓷膜的表面采用高压喷涂的方法将无机金属涂料喷涂在其表面，然后采用低温烧结的技术形成。

3.根据权利要求1所述的镁合金表面微弧氧化纳米自组装金属陶瓷涂层，其特征在于：微弧氧化陶瓷层厚度为5～35μm，孔隙率为20～80％，孔径大小为1～10μm；自组装纳米膜厚度为0.1～10μm；无机金属陶瓷涂层厚度为10～50μm。

4.一种如权利要求1所述的镁合金表面微弧氧化纳米自组装金属陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)镁合金表面通过等离子体电解氧化形成微弧氧化陶瓷层；

2)对步骤1)中的微弧氧化陶瓷层进行预活化处理；

3)经步骤2)处理后的微弧氧化陶瓷层在纳米自组装溶液中进行浸渍或高压喷涂，然后将其烘干或晾干后形成中间层纳米自组装陶瓷膜；

4)对经过步骤3)处理的自组装陶瓷膜的表面采用高压喷涂的方法将无机金属涂料喷涂到其表面，然后采用低温烧结的技术形成外层的无机金属陶瓷涂层；

步骤1)的具体过程为，将镁合金试样放入等离子体氧化电解液中，采用脉冲方式进行等离子体电解氧化；等离子体氧化电解液为：氢氧化钠1～3g/L，硅酸钠5～20g/L，氟化钠5～10g/L，硼酸钠3～10g/L，钨酸钠1～5g/L，其余为水；脉冲频率为50～2000Hz，占空比为0.3～0.8，电流密度为1～10A/dm²，温度为20～50℃，氧化时间为20～120min；

步骤3)中纳米自组装陶瓷膜的制备过程，包括如下步骤：

a)配制纳米自组装溶液：选取脂肪酸及其衍生物或者有机硅烷体系为自组装分子，称取5～50mL有机溶剂，用移液管吸取0.5～10mL自组装分子，其余为去离子水，配制成纳米自组装溶液，溶液浓度为1～10％；

b)浸渍或喷涂：浸渍是将预活化处理后的镁合金微弧氧化样品浸入纳米自组装溶液，反应5～15小时；高压喷涂是将纳米自组装溶液喷涂在镁合金微弧氧化样品表面，喷涂5～20次，每次间隔时间为1～10分钟；

c)干燥或晾干：将浸渍或喷涂后的样品依次用丙酮、超纯水洗涤，然后在N₂下干燥或晾干，干燥时间0.5～5小时，晾干时间0.5～5小时；

步骤4)中无机金属涂料的配制方法和无机金属陶瓷涂层的制备过程如下：

无机金属涂料料浆的配制：按1∶(0.2～4)的质量比例称取硅酸盐溶液和组分乙，将组分乙边搅拌边加入到硅酸盐溶液中并使二者充分混合后加入蒸馏水，在高速搅拌机中以2000～2600rpm的转速搅拌5～20分钟后经200目筛网过滤后即得到无机金属涂料料浆；

无机金属陶瓷涂层的制备：采用高压喷涂的方式将无机金属涂料料浆喷涂到纳米自组装陶瓷膜表面，表干5～20min后放入炉温为150～300℃条件下的电炉中保温0.5～4h；取出空冷后即获得镁合金表面微弧氧化纳米自组装金属陶瓷涂层；

所述组分乙的制备：以纳米金属粉、三聚磷酸铝和助剂为原料，将原料放入球磨罐中以250～350rpm的转速球磨1～2h，用100目筛网过滤后制得组分乙；纳米金属粉、三聚磷酸铝和助剂的质量比例为1∶(0.5-2)∶(3-30)；所述纳米金属粉为纳米Cr粉、纳米Ti粉和纳米Al粉中的一种或两种，所述助剂为搪瓷粉、Zn粉、Al₂O₃粉、固化剂和有机组分中的两种或两种以上，所述固化剂为聚酰胺类固化剂，牌号为101～115；所述有机组分为粉末环氧树脂、硅丙乳液或聚四氟乳液。