[发明专利]基于磷酸盐的镁合金表面耐腐蚀自修复涂层的制备方法

说明书

本发明公开了基于磷酸盐的镁合金表面耐腐蚀自修复涂层的制备方法，属于材料的自修复技术领域，解决了现有的技术中镁合金表面涂层在腐蚀条件下易失效及自我修复能力较差的问题。上述自修复涂层由两个部分组成，包括生长于镁合金基底表面的氧化层与沉积于氧化层表面的自修复层。基层在电解液中微弧氧化而成，自修复层采用磷酸盐溶液在酸性条件下加入缓蚀剂沉积制成。本发明制备的自修复涂层具有原料来源广泛，成本低廉，加工难度小等优点，易于制备及重复，可在涂层腐蚀破损时及时形成新的保护能力从而有效解决常规涂层腐蚀环境下防护性能低的技术问题。

技术领域

本发明属于材料表面处理技术，涉及一种自修复涂层及其制备方法。

背景技术

镁合金及其合金由于其资源丰富及可回收利用这一特点，而被广泛地利用，是未来制造业“轻量化”的重要发展方向。镁合金具有很多优点，比如密度小，比强度比刚度高，良好的电磁屏蔽性以及良好的铸造性和尺寸稳定性。但是镁合金及其合金的电极电位较负，耐腐蚀性较差，因此只有运用合适的表面处理方法来使得它们满足使用过程中的腐蚀防护性能要求。传统的表面处理方法如镀膜，沉积膜或化学转化膜等存在处理较复杂，对试样表面要求较高，生成的膜层存在缺陷而使得使用受到限制。在这种条件下，通过在电解液中阳极火花放电生成氧化膜的表面处理技术迎来了发展的契机。

微弧氧化作为目前最为先进的表面处理技术之一，已经被广泛地运用于镁铝钛等金属及其合金上，为这些合金在航空、海洋中的使用以及各种零部件生产等提供了更好的耐腐蚀性能。但是微弧氧化技术也存在一定的缺陷，其由于制备过程中火花放电导致的高孔隙率降低了其在长周期腐蚀环境中的使用。以微弧氧化膜为底层制备的自修复涂层可较大程度地提高微弧氧化膜的耐蚀性，因此受到了极大的关注。自修复涂层的修复机理是涂层在腐蚀作用下破损时，缓蚀剂从载体中释放并填补在腐蚀处，从而达到修复涂层的目的。

发明内容

本发明旨在提供一种基于磷酸盐的镁合金表面耐腐蚀自修复涂层及其制备方法，解决了现有技术中镁合金及其合金耐蚀性能较差及传统表面处理技术提供的腐蚀防护作用有限的问题。

为解决上述问题，本发明主要是通过以下技术方案实现的：

一种基于磷酸盐的镁合金表面耐腐蚀自修复涂层的制备方法，包括如下步骤：

(1)配置电解液：按生长氧化层的镁合金种类及所需要氧化层的成分种类配置微弧氧化电解液；

(2)生成微弧氧化膜：将需要生长氧化膜的金属基体作为阳极，石墨板作为阴极，置于步骤(1)得到的微弧氧化电解液中；根据需要生长氧化层的金属基体工件大小，调节阴阳两极的间距在10-1000mm；所述微弧氧化采用直流脉冲电源，选择恒压或者恒流模式，恒流模式电流密度为1-10A/dm²，恒压模式下输出电压为200-600V，调控脉冲频率为50-5000Hz，脉冲占空比为10％-70％；

(3)制备自修复层：按自修复层的成分种类配置磷酸盐溶液，所述磷酸盐溶液包括磷酸盐和缓蚀剂，pH值在3-6，磷酸盐浓度为30-120g/L；将步骤(2)制得有微弧氧化膜的镁合金浸泡在磷酸盐溶液中通过沉积反应制备膜层，制备时的温度为30-90℃，制备时间为10min-180min。

进一步地，步骤(3)磷酸盐溶液中的缓蚀剂为对相应镁合金有效的缓蚀剂中的一种或两种以上，其浓度为0.01mol/L。

进一步地，步骤(3)磷酸盐溶液中磷酸盐为磷酸二氢钠、磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、磷酸一氢钠、磷酸一氢铵、磷酸一氢钾中的一种或两种以上的混合。

进一步地，步骤(1)所述微弧氧化电解液包括硅酸盐电解液体系、磷酸盐电解液体系、铝酸盐电解液体系或碳酸盐电解液体系。

进一步地，硅酸盐电解液体系包括硅酸盐20g/L、氟化物4g/L和调节碱金属氢氧化物pH值至12的水溶液。