一种镁合金表面耐腐性金属基涂层及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种镁合金表面耐腐性金属基涂层及其制备方法。本发明专利技术的镁合金表面耐腐性金属基涂层，组分包括锌复合粉末、镍粉和三氧化二铝粉，所述锌复合粉末、镍粉和三氧化二铝粉的质量比为1:1:0.2～1。该涂层抗点蚀、稳定性好，能够为镁合金表面提供强力有效的保护。本发明专利技术还提供了镁合金表面耐腐性金属基涂层的制备方法。层的制备方法。层的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金表面耐腐性金属基涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于镁合金
，具体涉及一种镁合金表面耐腐性金属基涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]在众多金属材料中，镁合金因为其优异的机械强度，出色的轻质性，突出的耐振性和电磁屏蔽性，以及良好的散热性，被广泛地应用在航空航天、交通、军工等多个领域。同时，镁作为重要的有色金属元素，在地壳中的蕴藏量丰富，镁常搭配铝(Al)、锌(Zn)、锰(Mn)和稀土元素等构成多种类型号的镁合金，满足了不同工况对镁合金性能的需求。尽管镁合金有众多的优异性能，但是镁及其合金较低的标准电极电位(E＝
‑
2.37V)决定了其本身具有活泼的化学性质，因此镁合金耐腐蚀性比较差。在常温下，镁合金中的镁在空气中会形成一层薄膜氧化镁(MgO)，氧化镁(MgO)与常见的铝合金表面的氧化膜不同，氧化镁(MgO)结构疏松不致密、厚度薄、容易发生破裂。因此，无法有效地保护基体。
[0003]实现镁合金在重腐蚀介质中长期有效的耐蚀，目前主要通过表面处理技术，制备一层独立于基体的保护层来提高镁合金的防护。这种方法的核心是隔绝腐蚀介质与基体之间的间接或直接接触。这种保护层在设计上具有灵活、广泛、限制少、致密度高、结合性强及兼具自愈能力等特点。因此，表面保护层在提高镁合金综合性能方面具有出色的优点。目前制备保护层的方法主要有电镀、化学镀、有机涂装和喷涂等表面改性技术。其中，冷喷涂技术最为有效。
[0004]然而，相关技术中，冷喷涂单一组份的金属基涂层存在失效快，点蚀和孔蚀缺陷明显等缺点。在腐蚀过程中涂层容易被腐蚀介质侵蚀导致涂层裂孔，断裂和破损等现象。为了提高冷喷涂单一组份金属基涂层的耐蚀性，单一组分的金属基涂层通过添加不同强化相能够有效提高复合材料的性能，达到提高涂层自身化学稳定性和物理稳定性的目的，以满足工业应用中的苛刻需求。没去，复合的新型冷喷涂涂层仍然存在时效周期性短、涂层结构稳定性差、耐腐蚀效果差、耐蚀机理不明确的缺点。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种镁合金表面耐腐性金属基涂层，该涂层抗点蚀、稳定性好，能够为镁合金表面提供强力有效的保护。
[0006]本专利技术还提供了一种制备镁合金表面耐腐性金属基涂层的方法。
[0007]本专利技术的第一方面提供了一种镁合金表面耐腐性金属基涂层，组分包括锌复合粉末、镍粉和三氧化二铝粉，所述锌复合粉末、镍粉和三氧化二铝粉的质量比为1:1:0.2～1。
[0008]本专利技术关于镁合金表面耐腐性金属基涂层的技术方案中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：
[0009]常见的喷涂保护性涂层有锌基、铝基等单一组分涂层。单一组分的金属基涂层通
过添加不同强化相，可以有效提高复合材料的性能，达到提高涂层自身化学稳定性和物理稳定性的目的，以满足工业应用中的苛刻需求。常见的增强相主要以无机纳米材料为主，金属基复合涂层常添加陶瓷粉末颗粒、碳纤维、纳米金刚石、二维层状材料等作为硬质相强化涂层。强化相的加入有利于提高金属基涂层在极端环境下的耐蚀耐磨性能。
[0010]基于此，本专利技术通过在镁合金基体上冷喷涂的锌镍基涂层中引入锌复合粉末，可以增强镁合金的表面保护。
[0011]根据本专利技术的一些实施方式，所述锌复合粉末、镍粉和三氧化二铝粉的质量比为20～30:20～30:10～15。
[0012]根据本专利技术的一些实施方式，所述镍粉的粒径为10μm～30μm。
[0013]镍粉的粒径过小，会导致粉末难沉积；过大，会导致形成涂层空隙过大。
[0014]因此，10μm～30μm是合适的镍粉粒径范围。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，所述三氧化二铝粉的粒径为30μm～50μm。
[0016]根据本专利技术的一些实施方式，所述锌复合粉末的制备原料包括Al(NO3)3·
9(H2O)、Zn(NO3)2·
6(H2O)、氧化石墨烯和锌粉。
[0017]根据本专利技术的一些实施方式，所述锌粉的粒径为30μm～50μm。
[0018]根据本专利技术的一些实施方式，所述锌复合粉末的制备方法包括以下步骤：
[0019](1)将Al(NO3)3·
9(H2O)和Zn(NO3)2·
6(H2O)加入氧化石墨烯的分散液中，进行水热反应，得到在还原氧化石墨烯表面原位生长的锌铝层状双氢氧化物，记为rGO
‑
LDH；
[0020](2)将锌粉加入到rGO
‑
LDH的溶液中，加入氧化石墨烯的分散液，搅拌后，得到所述锌复合粉末。
[0021]其中：
[0022]Al(NO3)3·
9(H2O)的作用是为合成LDH提供铝源。
[0023]Zn(NO3)2·
6(H2O)的作用是为合成LDH提供锌源。
[0024]由于NO3离子半径小，有利于离子交换缓蚀作用，因此，不能将Al(NO3)3·
9(H2O)和Zn(NO3)2·
6(H2O)替换为其他的铝盐和锌盐，替换后，抗点蚀效果将减弱甚至丧失。
[0025]步骤(1)中：
[0026]过水热法以Al(NO3)3·
9(H2O)和Zn(NO3)2·
6(H2O)为原料，在氧化石墨烯表面原位生长锌铝层状双氢氧化物(ZnAl
‑
LDH)，制备成本低、过程简单。
[0027]通过水热法在氧化石墨烯GO表面原位生长纯度高的ZnAl
‑
LDH过程，有效的实现了ZnAl
‑
LDH与石墨烯的结合，操作简单工艺环保。
[0028]步骤(2)中：
[0029]通过静电力自组装的方法，实现了用rGO与ZnAl
‑
LDH均匀包覆锌粉，实现了锌粉表面的改性。
[0030]基于ZnAl
‑
LDH层状的特性，一方面，层状结构有利于隔离腐蚀性介质；另一方面MgAl
‑
LDH层间以
‑
NO3为主，
‑
NO3的离子半径较小，容易被半径大的阴离子例如Cl
‑
、CO
32
‑
等置换，通过发生交互吸附作用，能够有效降低腐蚀介质中的阴离子的侵蚀。
[0031]该工艺简便易操作，成本低，环保，具有广泛推广的可行性。
[0032]还原氧化石墨烯(rGO)包覆锌粉，由于rGO具备比表面积大的物理特性，将rGO置于金属基涂层内，在涂层中可以起到物理屏蔽作用，延长腐蚀介质的侵蚀路径，达到腐蚀防护
的目的，为抗腐蚀提供物理保护屏障。
[0033]根据本专利技术的一些实施方式，步骤(1)中，所述水热反应的温度为60℃～120℃；和/或，所述水热反应的时间为18h～24h。
[0034]根据本专利技术的一些实施方式，所述氧化石墨烯的分散液的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁合金表面耐腐性金属基涂层，其特征在于，组分包括锌复合粉末、镍粉和三氧化二铝粉，所述锌复合粉末、镍粉和三氧化二铝粉的质量比为1:1:0.2～1。2.根据权利要求1所述的镁合金表面耐腐性金属基涂层，其特征在于，所述镍粉的粒径为10μm～30μm。3.根据权利要求2所述的镁合金表面耐腐性金属基涂层，其特征在于，所述三氧化二铝粉的粒径为30μm～50μm。4.根据权利要求1至3任一项所述的镁合金表面耐腐性金属基涂层，其特征在于，所述锌复合粉末的制备原料包括Al(NO3)3·
9(H2O)、Zn(NO3)2·
6(H2O)、氧化石墨烯和锌粉。5.根据权利要求4所述的镁合金表面耐腐性金属基涂层，其特征在于，所述锌复合粉末的制备方法包括以下步骤：(1)将Al(NO3)3·
9(H2O)和Zn(NO3)2·
6(H2O)加入氧化石墨烯的分散液中，进行水热反应，得到在还原氧化石墨烯表面原位生长的锌铝层状双氢氧化物，记为rGO
‑
LDH；(2)将锌粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈耿哲，陈正件，李宣，徐林，李江南，陈晓欣，郭迪，叶代伍，王乐民，
申请(专利权)人：珠海中科先进技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：