一种镁合金氧化膜缺陷矿化修复方法技术

本发明专利技术公开了一种镁合金氧化膜缺陷矿化修复方法，属于材料科学领域

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金氧化膜缺陷矿化修复方法


[0001]本专利技术属于材料科学领域中的镁合金防护性能研究领域，具体涉及一种镁合金氧化膜缺陷矿化修复方法
。

技术介绍

[0002]镁合金是目前成功应用的最轻金属结构材料，具有密度小
、
比强度高
、
比弹性模量大
、
散热好
、
消震性好
、
耐有机物腐蚀性能好等特点
。
在“碳中和，碳达峰”大背景下，镁合金作为轻量化结构材料，在推动绿色低碳
、
高质量发展中的优势更加突出
。
但是，由于镁合金化学活性高，易氧化且表面难以形成有效的保护性氧化膜，并且其电极电位较低，在被暴露于外界时，尤其是潮湿环境中易发生腐蚀而遭到严重破坏
。
因此，目前，镁合金在工业领域并未得到大规模应用
。
[0003]研究表明，影响镁合金耐蚀性的主要因素有合金成分
、
微观组织
、
表面状态和腐蚀环境等
。
因此，目前主要从两方面对提高镁合金防腐性能进行了研究
。
一方面，通过合金成分调整微观组织，从本质上改变镁合金的腐蚀电位，从而提升其耐蚀性
。
但是，现有镁合金体系成分的调整不仅对本征耐蚀性提升不显著，而且还会影响镁合金的力学性能
。
并且，对此方面的相关研究至今还未取得大的突破
。
另一方面，采用表面防护技术，通过在镁合金表面制备防护层隔离腐蚀介质改善镁合金的耐蚀性，是提高镁合金耐蚀性的主要技术手段，更具发展前景
。
[0004]目前，镁合金表面防护处理主要采用化学转化
、
微弧氧化
、
表面涂层
、
化学镀
、
热喷涂和激光熔覆等方法，在镁合金表面制备并利用表面膜层的屏蔽作用
、
电阻效应和阴极保护功能等改善其耐蚀性
。
其中，国外开展较多的是镁合金表面微弧氧化技术，并通过对电解液和工艺参数的优化，实现从最初的高耗能与高废液污染，到如今的环保型技术开发
。
但是，其工艺流程也随之变得越来越复杂
。
此外，镁合金表面无铬化学转化膜技术正成为专注于镁合金腐蚀防护开发专家的研究热点，以解决传统技术中有毒六价铬离子对人和环境的危害问题
。
例如：哈尔滨工业大学采用微弧氧化及后处理
(
碱热改性和水热处理
)
工艺，在
AZ31
合金表面构建了致密且结合性好的耐蚀多层结构的复合涂层，显著提升了合金自腐蚀电位，降低了合金的腐蚀疲劳敏感性
。
吉林大学采用化学刻蚀
、
激光加工和热处理等一系列工艺，在
AZ
系镁合金表面构筑了超疏水层，其呈现优异的耐蚀性；此外，还通过旋涂辅助自组装技术，制备了具有“砖泥结构”的还原氧化石墨烯
/
聚乙烯醇
(RGO/PVA)
仿生涂层，为镁合金提供耐蚀耐磨一体化的防护作用
。
重庆大学的国家镁合金材料工程技术研究中心长期致力于镁合金腐蚀防护研究，开发了将层状双羟基金属氧化物
(LDHs)
膜层与微弧氧化
(MAO)
膜层相结合的技术
。
一方面，
LDHs
实现了对
MAO
膜层孔洞的封闭，进一步提高膜层致密性
。
另一方面，
LDHs
可以作为“纳米容器”存储
、
释放缓蚀剂，进一步提高膜层对镁合金基体的防护效果
。
另外，西安交通大学在室温下采用高能激光束活化
CO2，并实现其与金属镁及其合金样品表面原生氧化层反应生长致密的
MgCO3防护薄膜，来提高镁合金的耐蚀性
。
[0005]然而，虽然采用上述方法或技术可在镁合金表面制备具有一定防护性能的膜层
。
但这些表面防护技术还存在较多问题，例如会产生大量化学废液，并且具有能耗高
、
效果可靠性差
、
工艺复杂或牺牲镁合金动态机械性能等相应弊端
。
因此，镁合金表面防护技术的改进与创新，寻找经济
、
高效
、
简便与可靠的镁合金表面防护处理技术是科研工作者目前追求的目标与重点关注的问题
。
而且，镁合金由于化学活性高，极易在裸露的新鲜表面瞬间形成氧化物，而这些氧化物主要为氧化镁，其组成的氧化膜疏松多孔不具保护性
。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种镁合金氧化膜缺陷矿化修复方法
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种镁合金氧化膜缺陷矿化修复方法，包括以下步骤：
[0009]将具有氧化膜的镁合金进行表面预处理后，再置于水蒸气与二氧化碳的混合气氛中养护，最后经热解，即完成对镁合金氧化膜缺陷的矿化修复
。
[0010]多孔的
MgO
是
CO2的良好吸附材料，具有理论吸附率高
(
吸附率高达
24.8mmol/g)
的优点，综合考虑热力学和动力学因素，其在潮湿环境中对
CO2吸附效果更佳，并能通过一系列自发反应将
CO2矿化成稳定的不溶性碳酸镁盐类，实现对
CO2的封存与固化
。
此外，
CO2矿化利用工艺作为碳捕获
、
利用与封存技术
(CCUS)
的重要分支，具有风险小
、
成本低
、CO2永久固化等优势
。
本专利技术利用二氧化碳矿化技术对镁合金表面的氧化膜进行矿化处理，使镁合金表面的氧化膜与二氧化碳反应，形成稳定的不溶性碳酸镁盐类，实现对镁合金表面的氧化膜的修复与固化
。
[0011]进一步地，所述水蒸气与二氧化碳的体积比为
1︰(1
‑
5)
，优选为
1︰1。
本专利技术以该比例混合水蒸气与二氧化碳，其在结合氧化镁后，最易形成稳定的不溶性碳酸镁盐
。
[0012]进一步地，所述表面预处理的过程包括如下步骤：将所述具有氧化膜的镁合金置于无水乙醇中进行超声清洗
、
干燥
。
[0013]更进一步地，所述超声清洗的功率为
20
‑
35W/L
，时间为3‑
10min。
由于
MgO
遇水或水溶液会转变成氢氧化镁，不利于矿化，因此，本专利技术采用无水乙醇进行清洗，避免了
H2O
的影响
。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种镁合金氧化膜缺陷矿化修复方法，其特征在于，包括以下步骤：将具有氧化膜的镁合金进行表面预处理后，再置于水蒸气与二氧化碳的混合气氛中养护，最后经热解，即完成对镁合金氧化膜缺陷的矿化修复
。2.
根据权利要求1所述的一种镁合金氧化膜缺陷矿化修复方法，其特征在于，所述水蒸气与二氧化碳的体积比为
1︰(1
‑
5)。3.
根据权利要求1所述的一种镁合金氧化膜缺陷矿化修复方法，其特征在于，所述水蒸气与二氧化碳的体积比为
1︰1。4.
根据权利要求1所述的一种镁合金氧化膜缺陷矿化修复方法，其特征在于，所述表面预处理的过程包括如下步骤：将所述具有氧化膜的镁合金置于无水乙醇中进行超声清洗
、
干燥
。5.
根据权利要求4所述的一种镁合金氧化膜缺陷矿化修复方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：程春龙，陈正，樊宇，徐杰，张金勇，王林，王叶青，吕富强，姚瑞东，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：