[发明专利]镁合金表面复合涂层及其制备方法

说明书

本发明属于镁合金表面改性技术领域，尤其是涉及一种镁合金表面复合涂层及其制备方法，镁合金表面复合涂层，其特征在于包括利用冷喷涂技术在镁合金基体表面喷涂的铝金属层，利用微弧氧化技术在铝金属层原位生长的微弧氧化陶瓷涂层。本发明采用冷喷涂铝‑微弧氧化复合技术制备高性能Al‑MAO复合涂层设计，Al‑MAO复合涂层表现出比单一纯铝涂层、MAO涂层更好的硬度值，基体的力学性能和承载能力得到显著提升，可以有效的提高镁合金的承载能力和抗摩擦磨损能力，Al‑MAO复合涂层有较高的硬质承载能力和更好的抗摩擦磨损能力，对基体的摩擦磨损特性提高更为明显，表现出更好的可靠性和服役寿命，在基体和MAO涂层中间引入纯铝金属层提高了复合涂层的综合性能。

技术领域

本发明属于镁合金表面改性技术领域，尤其是涉及一种镁合金表面复合涂层及其制备方法。

背景技术

镁合金是当今世界公认的最具前途的轻量化金属材料，具有密度小、强度比高、导热导电性好、优异的阻尼减震及电磁屏蔽、储量丰富容易回收利用等一系列优点，被誉为21世纪最有前途的绿色工程材料，正被逐步应用于汽车制造、电子通讯、航空航天、兵器工业等领域。然而，镁合金的高化学活泼性决定了其耐电化学腐蚀性能较差；镁合金的低硬度决定了其承载能力弱，易造成零部件表面磨损失效。因此，如何解决其表面“磨损损伤”与“腐蚀失效”问题是当前镁合金工业应用中面临的关键技术难题。

研究证实，表面防护涂层是目前改善镁合金表面耐磨和耐蚀性能的有效途径。中国专利ZL100336937C、ZL102304745A和 ZL101696488B分别采用等离子浸没离子注入（PIII）、微弧氧化（MAO）和低温物理气相沉积（PVD）等技术来改善镁合金表面抗电化学腐蚀和抗磨损性能。然而单一的镁合金表面改性层仍无法达到长期的镁合金表面防护效果。微弧氧化(Micro-arc Oxidation)涂层是改善镁合金表面耐蚀与耐磨性能的最行之有效的策略，MAO涂层可以显著提高镁基体及其合金的耐腐蚀性和表面承载性能，是近年来整个表面防护技术的趋势。但 MAO 涂层与基体界面拉应力状态严重影响其疲劳磨损寿命，涂层多孔微结构也极易诱发腐蚀介质基体界面扩散并导致零部件腐蚀降解。

发明内容

本发明的目的是提供一种兼具高承载、抗磨减磨和耐腐蚀优点的镁合金表面复合涂层及其制备方法。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的镁合金表面复合涂层，其特征在于包括利用冷喷涂技术在镁合金基体表面喷涂的铝金属层，利用微弧氧化技术在所述的铝金属层原位生长的微弧氧化陶瓷涂层。

所述的铝金属层厚度为300μm -500μm。

所述的微弧氧化陶瓷涂层厚度为8μm -12μm。

一种镁合金表面复合涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）利用金相砂纸把样品打磨抛光，去除表面氧化物与污染物，用酒精将样品超声清洗10min 后烘干备用；

2）喷涂前样品需进行喷砂处理，喷砂粒度为30目；

3）金属铝层采用低压超音速喷涂装备，不需要将喷涂的金属粒子熔化，喷涂基体表面产生的温度不超过150℃；

主要喷涂参数如下：铝粉颗粒度200目-400目，电压220V，压力0.7 Pa -0.9Pa。

4）利用微弧氧化技术在铝金属层表面原位生长微弧氧化陶瓷涂层，微弧氧化陶瓷涂层制备过程如下：反应溶液为磷酸钠和硅酸钠，电流4 A/dm²-6A/dm², 频率500Hz，放电时间180µs-220µs，微弧氧化陶瓷涂层制备沉积反应时间 35min-45min，微弧氧化陶瓷涂层制备过程中溶液温度保持在30度以下。

本发明的优点：