[发明专利]一种铝基非晶合金涂层制备方法

说明书

本发明属于表面工程技术领域，涉及一种采用最小的增重方式在镁锂合金表面制备铝基非晶合金涂层的方法，使用喷涂工装通过冷喷涂工艺方法在镁合金基体上制备密实的厚度在20μm以下的铝基非晶合金涂层，将介质和基体完全物理隔离，利用非晶涂层点蚀敏感性低降低基体腐蚀风险，喷涂工艺根据基体表面处理特征、原始粉末沉积特征和送粉速度进行相应调整，以在规定的高温条件下保证原始粉末变形成扁平状，从而控制涂层的厚度，原始粉末进入喉部后温度急剧下降至200℃以下，原始粉末不会进行较大的能量交换，其中非晶含量的损失量小于1％，原始粉末形成的涂层经XRD测算得出非晶含量有1‑3％的增加，涂层最薄可达10μm且不存在穿透性孔洞。

技术领域：

本发明属于表面工程技术领域，具体涉及一种采用最小的增重方式在镁锂合金表面制备铝基非晶合金涂层的方法。

背景技术：

镁锂系合金是一类特殊的合金，在结构用的金属材料中是密度最低的，仅为970-1350kg/m³，最轻的可以漂在水上，成为“水上漂浮”的合金，用于制造航空航天器结构零件有着显着的减重效果。镁锂合金的最大缺点是化学活性高，抗腐蚀性能比常规的镁合金更低，有严重的应力腐蚀倾向。通过合金化降低镁合金腐蚀速率是不可行的，向镁锂合金添加铝等合金化元素会进一步降低其抗蚀性，采用表面处理方法(氟化物阳极氧化物处理)提升普通镁合金耐磨耐蚀性能是通用的做法，但是由于任何针孔、涂层腐蚀形成的小孔导致介质渗透到基体表面，都会加剧镁锂合金的腐蚀，目前尚无一种可靠的表面处理工艺可以提高镁锂合金在温度-湿度循环变化条件下的抗腐蚀性能。

例如：中国专利201810531110.9公开的一种利用微弧氧化在镁合金表面制备氧化膜的方法，将镁合金置于装有碱性电解液的电解槽内，以镁合金作为电解阳极，电解槽作为电解阴极，施加电压使镁合金上发生等离子放电，利用微弧氧化在镁合金表面形成氧化膜，所述碱性电解液的成分为NaOH8-12g/L、Na₂SiO₃10-15g/L、KF6-8g/L、H₂O₂2-3mL/L、丙三醇6-8mL/L、乙二胺四亚甲基膦酸钠1-2g/L，余量为水；微弧氧化的过程中，依次向电解液中添加沸石粉和γ-氧化铝纳米微粉，然后继续微弧氧化反应，直至氧化膜制备完成；其采用新型含钛或锆的微弧氧化电解液，使镁基体和电解液组分共同参与成膜，一方面膜层主要由PB比大于1且化学性质更稳定的钛氧化物或锆氧化物组成，即可以提高膜层化学稳定性又可以降低孔隙率；另一方面利用膜层各组分凝固点不同的原理，凝固点低的成分后沉积，恰好将膜中的微孔原位封闭，获得了自封孔微弧氧化膜，在腐蚀过程中膜的内层和外层共同起到保护作用，随着膜层逐渐溶解，在薄弱点失效，不像传统氧化膜很容易在微孔处先失效，但是和其他微弧氧化技术一样，依然存在孔隙需要封闭、电流不能均匀分布而导致表面形貌难以控制和结合强度普遍太差的问题。

中国专利200910012776.4公开的一种镁及镁合金表面化学镀镍及镍磷合金催化层的制备方法，催化层以TiB↓[2]、TiN、TiC中的一种或几种为催化活性物质，以有机或无机树脂为成膜物，将催化活性物质加入到成膜物中，再加入稀释剂，混合成浆体，涂敷于镁或镁合金表面，固化后形成催化层；按重量份数计，浆体的成分和含量为：成膜物质10-45份；催化活性物质20-75份；稀释剂3-60份；其即保证镁及镁合金在化学镀过程中不与镀液发生反应,又可以催化化学镀反应的有效进，实现镁及镁合金表面镍及镍磷合金的化学镀，具有工艺简单、无有毒的氟化物和起镀迅速的优点,可获得均匀致密并具有良好防护性能的镀层；但是其存在较多的问题：由于镁与镍之间金属特性差异大，且镁合金属于“难镀”金属，导致镀层与镁基体的结合力很差；预处理膜在镁基体和析出相上的不均匀分布是导致后续化学镀镍层结合力差的关键因素，使镍磷镀不能杜绝针孔，镍和镁电位差距大容易导致严重的局部电偶腐蚀，需要进行封闭处理，即使进行了封闭处理，在条件恶劣的存储环境中，也存在较大的腐蚀风险，特别是在大多数发射场都处于海洋环境，而且镍磷镀工艺复杂，镁合金性质活泼对镍磷镀工艺要求苛刻。