[发明专利]在镁合金表面制备MgZn2

说明书

本发明公开了一种在镁合金表面制备MgZn₂、Zn和氧化物三层防腐薄膜的方法。本发明是真空状态下在镁合金表面蒸镀上一层Zn薄膜，镁合金和锌薄膜通过退火在界面处相互生成耐腐蚀的金属间化合物。然后将镁合金进行选择性氧化，锌和镁合金中的部分合金元素扩散到表面发生氧化反应生成氧化膜。金属间化合物、锌薄膜以及氧化膜同时覆盖在镁合金表面，可以有效阻止腐蚀的发生。

技术领域

本发明属于镁合金防腐领域，尤其指一种在镁合金表面制备MgZn₂、Zn和氧化物三层防腐薄膜的方法。

背景技术

镁合金具有低密度，高比强度和比模量，优异的阻尼减震性能及良好的电磁屏蔽性能等优良的物理特性。同时，镁合金还有回收耗能低，易于加工等优点，这使得其在航空、汽车、3C电子产品上的应用比其他结构材料有明显的优势。但因其耐腐蚀能力较差在而受到一定的限制。镁合金的腐蚀实质上是镁被氧化成氧化镁或氢氧化镁的电化学和化学过程。

现在制备薄膜的方法若按原理可分为物理法和化学法两类，若按照要蒸发物质的形态主要分为气相制膜法和液相制膜法两类。物理方法主要有：真空蒸法、溅射法、离子束溅射和分子束外延法；化学方法主要有：化学气相沉积技术(简称CVD技术)、溶胶-凝胶法以及电镀法。现在对于金属薄膜的制备一般采用物理气相沉积(Physical VaporDeposition，简称PVD)技术，比如说真空蒸发镀膜、溅射镀膜等等。真空蒸发镀膜法，简称真空蒸镀。它是将原材料在真空室中加热蒸发，使其原子或分子气化并且随之逸出，将其形成的蒸气流入射到固体的表面，(这里的固体被称为衬底或者基片)，最后在基片上凝结形成固态薄膜的一种方法。这种方法应用时间已久，主要是通过加热蒸发材料而产生薄膜，现已经将这种方法应用在制备薄膜的许多方面。近年来，人们对真空蒸镀改进的焦点放在了蒸发源上。例如运用陶瓷坩埚良好的耐热性，来防止薄膜原材料与蒸发加热器发生不必要的化学反应，比如BN坩埚；对于较低蒸气压物质的蒸发问题，采用电子束加热源来消除这方面的影响。

通常情况下，“选择性氧化”是指合金中与氧气亲和力较强的合金元素优先于基体元素生成氧化物的行为。根据Wagner提出的理论，选择性氧化可以分为外氧化和内氧化。外氧化是指扩散至表面的合金元素和氧气发生的反应，在表面生成氧化物。内氧化是指氧气通过扩散至表面以下的亚表面层，与合金中的一种或数种合金元素发生反应，其生成的氧化物也位于亚表面层。通过选择性氧化镁合金的表面生成氧化物，有效隔离氧气，抑制氧气和镁合金的反应。

发明内容

本发明的目的在于，为了提高镁合金的耐腐蚀能力，提供一种在镁合金表面制备MgZn₂、Zn和氧化物三层防腐薄膜的方法。在镁合金表面真空蒸镀Zn薄膜，Mg和Zn通过退火生成金属间化合物MgZn₂，镁合金中的活泼元素以及表面的Zn在低氧压下发生氧化反应，在合金表面形成氧化膜。镁合金表面覆盖了均匀致密的Zn薄膜、耐腐蚀性好而且腐蚀产物还具有保护作用的的金属间化合物MgZn₂和能够阻止金属继续氧化的氧化物薄膜，三层防护能有效隔绝氧气，阻止镁合金表面氧化，极大提高镁合金的抗腐蚀性能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种在镁合金表面制备 MgZn₂、Zn和氧化物三层防腐薄膜的方法，包括步骤如下：

(1)将表面预处理后的镁合金，及装有纯度为99.99％的锌的坩埚放入真空蒸镀装置中，然后抽真空，至真空度≥1×10^-3MPa。

(2)将步骤(1)中的锌加热到400℃-500℃，锌熔化后蒸发，遇到较低温度的镁合金后在表面凝结(镁合金为常温状态)，生成Zn薄膜，蒸镀完成后镁合金在真空状态下自然冷却。