[发明专利]一种镁锂合金表面导电防腐涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种镁锂合金表面导电防腐涂层及其制备方法，将化学氧化层分布在零件全表面；除与其他零件接触的表面之外，在化学氧化层上还覆盖有一层微弧氧化层，微弧氧化时在电解液中加入葡萄糖酸钠或柠檬酸钠作为添加剂。本发明能够替代现有涂层，提高镁锂合金工件的耐腐蚀性能；实现工件接触部位导电，满足工件电磁屏蔽的导通需求；大幅提升整个防护涂层在兼顾防腐蚀和电磁屏蔽时的可靠性。

技术领域

本发明属于表面工程技术领域，涉及一种复合涂层及其制备方法。

背景技术

镁锂合金作为镁合金材料中的一种，是目前工程应用中最轻的金属结构材料。镁锂合金密度在0.87～1.8g/cm³，基本与塑料的比重相当，是钢材的1/7左右，比普通镁合金轻1/4～1/3，比铝合金轻1/3～1/2，被称为超轻合金。镁锂合金在相同的重量情况下，有远超其他金属和塑料的比强度和比刚度，在结构轻量化方面极具竞争优势。另外镁锂合金有较大的阻尼，是铝合金的十几倍，在吸收冲击能量、减震减噪方面表现优异，镁锂合金材料还具备良好的抗高能粒子穿透的能力，所以在电子设备屏蔽电磁干扰方面也有突出表现。

镁锂合金不但具有普通镁合金的优点，还能够在常温下塑性加工成型，可通过轧延、冲压进行大量生产，也可铸造成型和半固态注塑成型，型材克服了其他镁合金不能冷加工成型的缺点，可焊接、胶接、切削加工，成型性能好，是最理想的减重结构材料之一，其与钢铁、铝、铜、工程塑料的互补，为对材料减重有迫切需求的航空、航天、军用电子、兵器工业、核工业、交通运输、3C产业、提供了更加丰富、多样的全新选择，有着巨大发展潜力和产业化应用前景。同时镁锂合金有着丰富的资源储量和良好的生物互溶性、可降解性，不但对缓解全球工业发展面临的资源危机、能源危机和环境污染具有重要意义，还在生物医学领域有着全新的应用，被誉为最具应用潜力的“21世纪的环保工程材料”，受到世界各国的高度关注，也使得其成为了继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料。

但镁锂合金因为组分占比最大的镁、锂元素固有的化学活泼性，即使暴露在干燥的空气中也极易腐蚀。而目前用于镁锂合金表面处理的常规防腐涂层或多或少存在一定缺陷，无法同时满足绝大多数结构件对防腐蚀和电磁屏蔽的要求，无法可靠阻止镁锂合金基材腐蚀的发生，制约了镁锂合金在航空、航天、电子、船舶和兵器等领域有效应用。因此，亟待研发一种同时具备防腐蚀和兼顾电磁屏蔽性能的新型涂层。

当前，镁锂合金表面防护方法主要有化学氧化、阳极氧化、微弧氧化、镀镍和喷漆等。化学氧化兼具较好防护性和良好的导电性，但涂层耐磨性差，在实际工程中，由于转运、装配等环节的损伤容易造成基材腐蚀，一般不能单独使用，需与其他防护工艺相结合；阳极氧化因其安全性一般很少使用；微弧氧化防腐性能好，但涂层表面绝缘，无法在需要电磁屏蔽的工件上使用，限制了其使用范围；镀镍工艺复杂，成本高，并且在工件内部阴角及外部棱边部位时常出现漏点，漏点会在电解液作用下形成原电池反应，导致工件急速腐蚀；喷漆是将绝缘有机涂膜覆盖在工件表面的一种施工方式，一般是在工件最外表面进行的防护，不是有效的解决方案。

除以上常规涂层外，随着表面处理技术的发展，特别是近年来微弧氧化、磁控溅射等技术的不断发展和进步，使得采用不同技术相结合，发挥各自优点，制备两层或多层复合涂层的设想变为现实。现有的技术表明，采用不同技术制备的复合涂层的综合性能远远优于传统单一涂层，如将微弧氧化与多弧离子镀结合制备的复合涂层可兼顾导电与防腐蚀需求，性能大幅度提高，但受多弧离子镀设备限制，不能进行大型复杂工件的复合涂层制备，因此具有一定的局限性。