一种铝合金耐蚀Mg-Al LDH/MAO复合涂层的制备方法技术

本发明专利技术介绍了一种Mg‑Al水滑石/微弧氧化复合涂层的制备方法，通过对铝合金微弧氧化预处理，接着在碱性的六水合硝酸镁和硝酸铵混合溶液中浸泡5~10min，然后在100℃~200℃温度下进行12~24h水热反应，最后打开反应釜取出样品，用去离子水清洗、干燥，在铝合金的表面制备得到高耐蚀的Mg‑Al LDH/MAO复合涂层。从而在铝合金微弧氧化层的表面形成镁铝水滑石涂层。所制得的镁铝水滑石涂层具有优异的阻抗模量，不仅能够有效修复微弧氧化层的孔洞和裂纹，而且能很好地吸附腐蚀溶液中的阴离子，显著提升合金的耐蚀性。此外，本发明专利技术工艺简便易操作，成本低，环保，具有广泛推广的可行性。

Preparation of Mg-Al LDH/MAO Composite Coating for Corrosion Resistance of Aluminum Alloy

The present invention introduces a preparation method of Mg_Al hydrotalcite/micro-arc oxidation composite coating. After micro-arc oxidation pretreatment of aluminium alloy, the coating is soaked in a mixture of magnesium nitrate hexahydrate and ammonium nitrate solution for 5-10 minutes, then hydrothermal reaction is carried out for 12-24 hours at the temperature of 100-200 degrees C. Finally, the sample is taken out by opening the reaction kettle, cleaned and dried with deionized water, and the surface of aluminium alloy is obtained. Highly corrosion resistant Mg Al LDH/MAO composite coatings were prepared on the surface. Thus, Mg-Al hydrotalcite coating is formed on the surface of micro-arc oxidation layer of aluminium alloy. The prepared Mg-Al hydrotalcite coating has excellent impedance modulus, which can not only effectively repair the voids and cracks in the micro-arc oxidation layer, but also adsorb anions in the corrosion solution, and significantly improve the corrosion resistance of the alloy. In addition, the process of the invention is simple, easy to operate, low cost, environmental protection, and has the feasibility of wide promotion.

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金耐蚀Mg-AlLDH/MAO复合涂层的制备方法
本专利技术涉及铝合金表面处理技术，具体涉及一种铝合金耐蚀Mg-AlLDH/MAO复合涂层的制备方法。
技术介绍
2024铝合金具有强度高、高温时不易软化等优异性能被广泛应用于飞机机身和连接件上，但是由于其耐蚀性能较差，常常限制了它的发展，所以，为了提升铝合金的耐蚀性，需要对其进行表面处理。目前，常用的表面处理要么不够环保例如电镀和化学镀处理、化学转化处理和有机聚合物涂装处理，要么制备所得表面涂层不够致密存在大量的孔洞和缺陷，例如阳极氧化处理和微弧氧化。相较于其他的技术，铝合金表面微弧氧化是目前较先进且环保的表面处理技术，该方法制备的陶瓷层具有良好的耐蚀性和耐热性。微弧氧化制备所得陶瓷层一般由疏松层、过渡层和致密层构成，由于密集和持续不断的电火花和热应力，会在疏松层上形成许多孔洞和微裂纹等缺陷，腐蚀介质可以通过这些缺陷进入基体，对铝合金基体进行腐蚀破坏，这些缺陷显著降低了该涂层的耐蚀保护作用。基于此问题，通过修复微弧氧化涂层可以提升铝合金的耐蚀性。层状复合氢氧化物(LDHs)结构是有序地将二维层板纵向排列成三维晶体结构。层板内通过共价键结合，层与层之间通过离子键、氢键等连接。LDHs结构基于水镁石的结构，在阴离子黏土上，二价阳离子被三价阳离子取代而带正电，而层间的阴离子与层板正电相平衡化学组成通常为[M2+1-xM3+x(OH)2]x+(An－)x/n·yH2O，M为阳离子，A为阴离子，x为M3+/(M3++M2+)的物质的量比，y为水分子个数。在铝合金表面形成LDHs涂层，LDHs涂层是由带正电的层板与层板之间的阴离子组成的，层间的阴离子具有可交换性，由于阴离子可交换性，Cl－与层间的阴离子交换而存在于层间，抑制了Cl－对铝合金表面保护涂层的破坏，有效的提升了铝合金的耐蚀性能。基于铝合金传统微弧氧化涂层(MAO)的缺陷和层状复合氢氧化物(LDHs)的特性，本专利技术提出一种Mg-Al水滑石/微弧氧化复合涂层(Mg-AlLDH/MAO)的制备方法，不仅通过生成Mg-Al层状水滑石修复微弧氧化后表面的微孔和微裂纹，而且利用该Mg-Al层状水滑石的吸附作用来降低腐蚀介质中的阴离子例如Cl-，可以有效提升铝合金的耐蚀性。本专利技术利用水热法在微弧氧化陶瓷层上形成Mg-Al水滑石涂层，能够显著提高铝合金的抗腐蚀性。该工艺简便易操作，成本低，环保，具有广泛推广的可行性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种铝合金耐蚀Mg-AlLDH/MAO复合涂层的制备方法。本专利技术采用一种简单环保的方法在铝合金表面制备Mg-AlLDH/MAO复合涂层，可以对微弧氧化的陶瓷层缺陷进行修复，而且该复合涂层还能通过交互吸附作用降低腐蚀溶液中的Cl-离子浓度，从而显著提高铝合金的耐蚀性。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种铝合金耐蚀Mg-AlLDH/MAO复合涂层的制备方法，包括以下步骤：（1）预处理：将铝合金进行磨削、抛光、去油、干燥；（2）微弧氧化：将预处理后的的铝合金采用恒电流模式进行微弧氧化，处理时间为10-15min，频率为800Hz；（3）将步骤（2）微弧氧化后的试样放入的含六水合硝酸镁和硝酸铵并用1wt%的氨水调节其pH为8-12的混合溶液中浸泡5-10min；（4）将浸泡后的样品在水热釜中进行水热反应；（5）将步骤（4）水热反应后的样品用去离子水清洗、干燥，即在铝合金的表面制备得到高耐蚀的Mg-AlLDH/MAO复合涂层。步骤（2）所述微弧氧化所用电解液的组成成分为：硅酸钠20g/L、磷酸钠10g/L、氢氧化钠2g/L。步骤（3）所述混合溶液中六水合硝酸镁的终浓度为0.1-0.5mol/L，硝酸铵的终浓度为0.4-0.8mol/L。步骤（4）所述水热反应的温度为100℃~200℃，反应时间为12-24h。进一步地，将上述制备方法应用于防腐蚀铝合金的制备中。本专利技术的优点在于：（1）本专利技术制备所得的Mg-AlLDH/MAO复合涂层，该复合涂层中的LDHs不仅修复传统微弧氧化后表面陶瓷层的微孔和微裂纹，而且LDHs是由带正电的层板与层板之间的阴离子组成的，层间的阴离子具有可交换性，由于阴离子可交换性，Cl－与层间的阴离子交换而存在于层间，抑制了腐蚀溶液中Cl－对合金表面涂层的破坏，有效的提升了合金的耐蚀性能。（2）本专利技术在铝合金表面制备高耐蚀的Mg-AlLDH/MAO复合涂层的方法不仅改善传统微弧氧化涂层的性能，而且本方法高效、低成本、工序简单、对环境无污染，能够显著提高铝合金耐腐蚀性能、拓宽铝合金应用范围。（3）本专利技术Mg-AlLDH/MAO复合涂层具有层状水滑石涂层的特性，可以作为一种吸附涂层。（4）本专利技术工艺简单环保，显著提高铝合金的耐蚀性，增加合金的使用寿命。附图说明图1为形成Mg-AlLDHs/MAO复合涂层前后的样品SEM形貌分析图，其中（a）为微弧氧化样，（b）为在溶液pH=9、t=24h、T=180℃下制得的Mg-AlLDHs/MAO复合涂层。图2为形成Mg-AlLDHs/MAO复合涂层前后的样品极化曲线。图3为反应温度为180℃下形成Mg-AlLDHs/MAO复合涂层的样品EDS分析。图4为形成Mg-AlLDHs/MAO复合涂层前后的样品XRD分析。图5为不同试样在1MNaCl溶液中腐蚀144h后的EDS图，其中（a）为仅有微弧氧化涂层试样，（b）为在溶液pH=9、t=24h、T=180℃下制得的Mg-AlLDHs/MAO复合涂层。具体实施方式实施例1（1）铝合金进行磨削、抛光、去油、干燥等预处理；（2）将抛光后的铝合金进行微弧氧化；微弧氧化所用电解液的组成成分为：硅酸钠20g/L、磷酸钠10g/L、氢氧化钠2g/L；微弧氧化采用恒电流模式，处理时间为10min，频率为800Hz；（3）将微弧氧化样放入含0.1mol/L的六水合硝酸镁、0.6mol/L的硝酸铵，并用1wt%的氨水调节pH为9的混合溶液中浸泡10min；（4）将浸泡后的样品在水热釜中进行水热反应，反应温度为180℃，反应时间为24h；（5）最后打开反应釜取出样品，用去离子水清洗、干燥，这样在铝合金的表面制备得到高耐蚀的Mg-AlLDH/MAO复合涂层。实施例2（1）铝合金进行磨削、抛光、去油、干燥等预处理；（2）将抛光后的铝合金进行微弧氧化；微弧氧化所用电解液的组成成分为：硅酸钠20g/L、磷酸钠10g/L、氢氧化钠2g/L；微弧氧化采用恒电流模式，处理时间为10min，频率为800Hz；（3）将微弧氧化样放入含0.2mol/L的六水合硝酸镁、0.6mol/L的硝酸铵，并用1wt%的氨水调节pH为10的混合溶液中浸泡10min；（4）将浸泡后的样品在水热釜中进行水热反应，反应温度为125℃，反应时间为24h；（5）最后打开反应釜取出样品，用去离子水清洗、干燥，这样在铝合金的表面制备得到高耐蚀的Mg-AlLDH/MAO复合涂层。实施例3（1）铝合金进行磨削、抛光、干燥等预处理；（2）将抛光后的铝合金进行微弧氧化；微弧氧化所用电解液的组成成分为：硅酸钠20g/L、磷酸钠10g/L、氢氧化钠2g/L；微弧氧化采用恒电流模式，处理时间为10min，频率为800Hz；（3）将微弧氧化样放入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金耐蚀Mg‑Al LDH/MAO复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）预处理：将铝合金进行磨削、抛光、去油、干燥；（2）微弧氧化：将预处理后的的铝合金采用恒电流模式进行微弧氧化，处理时间为10‑15min，频率为800Hz；（3）将步骤（2）微弧氧化后的试样放入的含六水合硝酸镁和硝酸铵并用1wt%的氨水调节其pH为8‑12的混合溶液中浸泡5‑10min；（4）将浸泡后的样品在水热釜中进行水热反应；（5）将步骤（4）水热反应后的样品用去离子水清洗、干燥，即在铝合金的表面制备得到高耐蚀的Mg‑Al LDH/MAO复合涂层。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金耐蚀Mg-AlLDH/MAO复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）预处理：将铝合金进行磨削、抛光、去油、干燥；（2）微弧氧化：将预处理后的的铝合金采用恒电流模式进行微弧氧化，处理时间为10-15min，频率为800Hz；（3）将步骤（2）微弧氧化后的试样放入的含六水合硝酸镁和硝酸铵并用1wt%的氨水调节其pH为8-12的混合溶液中浸泡5-10min；（4）将浸泡后的样品在水热釜中进行水热反应；（5）将步骤（4）水热反应后的样品用去离子水清洗、干燥，即在铝合金的表面制备得到高耐蚀的Mg-AlLDH/MAO复合涂层。2.根据权利要求1所述一种铝合金耐蚀Mg-Al...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉龙，任魏巍，林文鑫，符殿宝，陈俊锋，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35