【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于镁合金表面腐蚀防护，涉及一种镁合金表面lmao-ldhs主动腐蚀防护复合膜层的制备方法，主要是通过激光复合微弧氧化(lmao)膜层与ldhs的协同作用，可以共同提高镁合金基体的主动腐蚀防护能力，从而为基体提供长效保护作用。
技术介绍
1、镁合金具有密度小、绝对强度和比刚度高、阻尼减振降噪性好、导热和导电性好、抗动态冲击载荷能力强、资源丰富等优点，是目前工程应用中最轻的金属结构材料，被誉为“用之不竭的轻质材料”、“绿色的工程材料”。镁和镁合金已经广泛被应用在各个领域，如航空航天、生物医学和汽车工业。然而在潮湿的大气、盐雾、海洋等严苛环境中服役的时候，镁合金的关键部位常出现严重的腐蚀问题，进而影响设备的使用寿命。因此镁合金及其腐蚀和防护研究是该领域的一个重要研究课题。
2、现在常用的表面腐蚀防护技术，如电镀化学镀、化学转化膜、气相沉积以及溶胶-凝胶等等。相比于其他处理技术，微弧氧化技术作为一项新型绿色表面改性技术，可调节电解液组分及电参数制备高结合力、高耐蚀性能氧化层，其制备的涂层结构致密，韧性高，具有良好的耐磨、耐高温冲击和电绝缘等特性，是一项全新的绿色环保型材料表面处理技术。然而微弧氧化所得到的陶瓷膜一般由疏松层、过渡层和致密层构成，由于成膜过程中的电火花和热应力的存在，使得疏松层会存在许多的孔洞和裂纹，在海洋三高恶劣环境下，这些微孔以及裂纹会给腐蚀介质的进入提供通道，导致长期耐蚀性能不佳。
3、激光复合微弧氧化技术(lmao)作为多能场复合微弧氧化技术中的重要一种，通过高能量密度的激光束去
4、常用的防护涂层都只能起到一个被动腐蚀防护的效果。但当涂层表面经常会由于碰撞、刮擦等机械或物理原因而导致局部破损时，如果涂层得不到及时修复，腐蚀就会从涂层破损区域开始，发生比均匀腐蚀危害性更大的局部腐蚀。特别是当材料在恶劣或维护不便的环境下服役时，使涂层具备主动腐蚀防护的功能显得更为重要。
5、层状双羟基金属氢氧化物(layered double hydroxides,ldhs)作为一种阴离子型的层状结构自修复材料。ldhs的结构式可以表示为[m2+1-xm3+x(oh)2]x+(a)n-x/nmh2o。其中m分别为价态为+2价和+3价金属阳离子，阴离子an-是作为插层阴离子进行结构阴离子补偿。ldhs可以作为智能纳米容器来捕获侵蚀性氯离子并释放缓蚀剂离子，形成自修复膜层，达到主动防护的效果，可以有效提升镁合金的耐蚀性能。目前较为常见的是直接在镁合金基体上进行ldhs的制备，其存在以下问题：覆盖范围有限，膜层较薄，腐蚀防护能力不足；附着力不稳定，ldhs容易脱落或剥离，稳定性和持久性下降。
6、基于镁合金微弧氧化膜层的固有缺陷和层状双羟基金属氢氧化物(ldhs)的特性及相关问题，本专利技术提出一种镁合金表面lmao-ldh主动腐蚀防护复合膜层的制备方法，该方法不需要引入其他离子，通过转化mao膜层实现ldhs的生长，mao膜层的存在可以提高表面活性位点并可以增强ldhs与膜层的结合力与稳定性。激光的引入可以影响膜层的微观结构与化学成分，激光辐照可以使mao膜层具有更高的al元素含量、更高的孔隙率以及更小的平均孔径。实验表明ldhs会优先在微弧氧化孔洞处形核生长，同时al元素作为ldhs形成的必要元素以及形核的前驱体，al元素含量的提高也有利于ldhs的形核生长。因此lmao更有利于ldhs形核与生长。同时ldhs可以很好的封闭mao膜层的孔洞以及裂纹，且ldhs具备自修复能力，从而为镁合金提供良好的主动腐蚀防护性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种镁合金表面lmao-ldhs主动腐蚀防护复合膜层的制备方法。通过激光复合微弧氧化技术与ldhs制备技术相结合，可以在镁合金表面高效制备具有主动腐蚀防护能力的涂层，从而显著提高镁合金的耐蚀性能。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种镁合金表面lmao-ldhs主动腐蚀防护复合膜层的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)对镁合金基体进行砂纸打磨抛光处理，随后超声清洗，吹干待用；
5、镁合金基体例如：az91d镁合金；
6、具体的，砂纸打磨抛光处理依次采用240#、500#、1000#的sic砂纸；
7、(2)将经过步骤(1)预处理的镁合金试样放置于不锈钢槽中，以镁合金试样作为阳极、不锈钢槽作为阴极进行激光复合微弧氧化处理，处理结束后超声清洗并吹干；
8、微弧氧化的电解液成分为：naalo215g/l、naoh3g/l，溶剂为去离子水；
9、激光加工工艺如下：激光运动的控制方式为振镜扫描，激光功率60w，激光扫描速度4000mm/s，激光频率20hz，扫描间距0.08mm；
10、微弧氧化电参数如下：采用恒流模式，电流1.2a，频率800hz，占空比10％，氧化时间8min；
11、(3)将经过步骤(2)处理的镁合金试样放入含有ldhs反应液的高压反应釜中，将反应釜置于100℃下保温12h，之后取出镁合金试样，清洗并吹干，即在镁合金表面制得lmao-ldhs主动腐蚀防护复合膜层；
12、ldhs反应液的配制方法如下：先配制0.1mol/lnano3和0.05mol/lnavo3的去离子水溶液，再用2mol/lnaoh溶液调节ph值＝11，即得。
13、本专利技术的技术原理包括：
14、本专利技术选用naalo2和naoh作为微弧氧化电解液，这是由于本专利技术是在lmao膜层表面制备ldhs，也就是将lmao膜层转化为ldhs。因此需要lmao膜层中含有ldhs形成的必要元素(al和mg元素)，故选择偏铝酸盐体系电解液。激光的引入可以调控微弧氧化膜层的结构形貌以及化学组分，相较于mao膜层，lmao膜层具有更高的孔隙率、更小的平均孔径以及更高的al元素含量。也就是说，lmao膜层具有更多数量的小孔径微孔。实验结果也表明：ldhs纳米片更容易在膜层的孔洞处形核生长，因此lmao膜层的结构更有利于ldhs的形成。并且al元素作为ldhs形核的重要前驱体元素，更高含量的al元素也将促进ldhs的形核。综上所述，lmao膜层从结构形貌和化学组分方面共同促进ldhs的形核与生长。
15、由于本专利技术中形成ldhs的mg和al元素均来自lmao膜层，故不需要采用传统的al(no3)3作为ldhs反应液。本专利技术采用nano3和navo3作为ldhs反应液，即形成ldhs的mg和al元素均来自于lmao膜层。这种转化得到的ldhs与lmao膜层的结合力更加优异。同时本专利技术将navo3引入到ldhs反应液中，得益于激光调控的微弧氧化膜层对于ldhs形成的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种镁合金表面LMAO-LDHs主动腐蚀防护复合膜层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的镁合金表面LMAO-LDHs主动腐蚀防护复合膜层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，镁合金基体为：AZ91D镁合金。
3.如权利要求1所述的镁合金表面LMAO-LDHs主动腐蚀防护复合膜层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，激光加工工艺如下：激光运动的控制方式为振镜扫描，激光功率60W，激光扫描速度4000mm/s，激光频率20Hz，扫描间距0.08mm。
4.如权利要求1所述的镁合金表面LMAO-LDHs主动腐蚀防护复合膜层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，微弧氧化电参数如下：采用恒流模式，电流1.2A，频率800Hz，占空比10％，氧化时间8min。
【技术特征摘要】
1.一种镁合金表面lmao-ldhs主动腐蚀防护复合膜层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的镁合金表面lmao-ldhs主动腐蚀防护复合膜层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，镁合金基体为：az91d镁合金。
3.如权利要求1所述的镁合金表面lmao-ldhs主动腐蚀防护复合膜层的制备方法，其特征在于，步骤(...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴国龙，朱乐宾，姚建华，李霖，王晔，杨高林，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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