镁合金表面多层复合防护涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及镁合金表面高耐蚀性复合防护涂层及其制备方法，属于金属表面处理技术领域，具体为一种镁合金表面多层复合防护涂层及其制备方法。该防护涂层包括依次附着在镁合金表面的多孔陶瓷层、有机涂层和化学镀层。首先在镁合金基体表面进行等离子体电解氧化形成多孔陶瓷层，然后在该陶瓷层表面喷涂含有镍盐或铜盐的有机涂层，最后在有机涂层外表面进行化学镀镍或镀铜，形成化学镀镍层或化学镀铜层。本发明专利技术通过等离子体电解氧化形成的多孔陶瓷层与有机涂层及化学镀层相结合所制备的多层复合防护涂层结合强度好、抗腐蚀抗刮伤，并解决了单一的镁合金表面处理技术虽有防护效果，但不能满足镁合金较高耐蚀抗磨的要求等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及镁合金表面高耐蚀性复合防护涂层及其制备方法，属于金属表面处理
，具体为一种。
技术介绍
汽车车体、结构框架、轮毂等采用镁合金以实现轻质化 是汽车产业发展的趋势，轻质化不仅可以提高汽车性能，降低燃油消耗，还可以减轻尾气、噪音等环境污染。与铝合金相比，镁合金可进一步减重20 25%，且具有更高的比强度、比刚度及良好的阻尼特性，是满足汽车轻质化、环保化和性能优化发展的最具潜力的金属结构材料。但是，镁的热力学稳定性差，且氧化物(膜)结构疏松(PBR < I)，致使镁合金的耐腐蚀能力较差。又由于镁的活性高，对涂/镀层的完整性、抗机械损伤能力要求较高，所以现有的涂/镀层技术难以满足实际需要。此外，更为重要的是，近年来的研究表明，镁合金材料失效不单单是其表面的腐蚀破坏，其局部腐蚀引发的腐蚀力学行为变坏对材料的破坏更为严重，腐蚀引起的材料疲劳性能、抗拉强度等均会大大下降，这对于期望采用镁合金材质的重要部件诸如具有安保性要求的汽车部件轮毂等是最为关切、亟待解决的技术难题。因此，解决腐蚀问题是推动镁合金在汽车上应用的关键所在。直接化学镀是一种重要的镁合金表面处理方法，但化学镀存在的问题是由于镀层金属比镁合金电位高，与镁合金接触后很容易发生双金属电偶腐蚀。尤其对于形状复杂或大面积镀件难以获得均匀无缺陷的镀层。由于镁合金大部分以铸件形式生产，表面容易产生疏松气孔的结构缺陷，而表面缺陷本身就是镀层孔隙的来源。这种结构缺陷的形成很容易出现局部双金属腐蚀或微观电偶腐蚀现象，造成镁合金部件力学性能的恶化，这样反而会大大加快腐蚀过程，造成灾难性的后果。有机涂层也是镁合金表面处理的重要方法之一，采用油漆、蜡、浙青、塑料、环氧树脂等有机涂料涂覆能够提高镁合金的耐蚀性和耐磨性。有机涂层的应用虽然很广泛，但直接涂覆在镁合金表面喷涂，其耐蚀性往往不够，粘附力也较差，长期使用很容易脱落。等离子体电解氧化(PEO)被认为是镁合金表面处理最有前景的技术手段，它是一种在金属表面原位生长陶瓷性氧化膜的技术。由于等离子体放电的高温高压烧结作用，形成与基体间结合较好陶瓷性的氧化膜。然而，镁合金由于氧化镁特定的性能以及成膜时的等离子烧结及成膜体积效应等原因，所形成的氧化膜是一种疏松微孔结构，防护能力有限，等离子体电解氧化膜的微孔需要进一步致密化或需通过其它技术手段进行复合“封闭”。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种，该复合防护涂层可以有效地提高镁合金基体的耐蚀、抗磨性能，实现镁合金的高强综合防护性能。本专利技术是通过以下技术方案来实现的一种镁合金表面多层复合防护涂层，该防护涂层包括依次附着在镁合金表面的多孔陶瓷层、有机涂层和化学镀层。多孔陶瓷层为在镁合金表面通过等离子体电解氧化形成的陶瓷层；有机涂层为含有镍盐或铜盐的有机涂料(通常采用含有镍盐或铜盐的ABS涂料)喷涂在多孔陶瓷层的外表面形成；化学镀层为将有机涂层中的镍盐或铜盐还原后进行化学镀形成的最外层镀镍或镀铜镀层。其中，多孔陶瓷层厚度为20 35μπι，孔隙率为30% 70%，孔径大小为2 20 μ m ;有机涂层厚度为20 50 μ m ;化学镀层厚度为5 30 μ m。镁合金表面多层复合防护涂层的制备方法，包括以下步骤I)镁合金基体表面进行脱脂或浸蚀处理；2)在经步骤I)处理后的镁合金表面通过等离子体电解氧化形成多孔陶瓷层； 3)在经步骤2)处理后的陶瓷层的外表面喷涂含有镍盐或铜盐的有机涂料，形成有机涂层；4)采用还原剂将步骤3)中所述有机涂层中的镍盐或铜盐进行还原；5)进行化学镀形成最外层镀镍或镀铜镀层。步骤I)中，脱脂处理时脱脂液组成为氢氧化钠40 60g/L，磷酸钠5 10g/L，其余为水；温度30 50°C，时间5 lOmin。浸蚀处理时浸蚀液组成为=Na4P2O7 · IOH2O20 40g/L，Na2CO3 2 5g/L，NaNO3 2 5g/L，NaH2PO4 · 2H204 6g/L，其余为水；温度50 70°C，处理时间O. 5 5min。步骤2)的具体过程为，将镁合金试样(作为阳极)放入等离子体氧化电解液中，采用脉冲方式进行等离子体电解氧化；等离子体氧化电解液为氢氧化钠I 3g/L，硅酸钠5 20g/L，氟化钠5 10g/L，其余为水；脉冲频率为50 3000Hz，电流密度为I IOA/dm2，温度为20 50°C，氧化时间为30 120min，氧化膜厚度为20 35 μ m,孔隙率为30% 70%，孔径大小为2 20 μ m。步骤3)中喷涂含有镍盐的有机涂料时有机涂料组成为ABS树脂150 250g/L，硫酸镍90 150g/L,溶剂为二甲基亚枫；喷涂距离10 30mm,喷涂时间5 IOmin,有机涂层的厚度在20 50 μ m。步骤3)中喷涂含有铜盐的有机涂料时有机涂料组成ABS树脂200 250g/L，硫酸铜80 100g/L,溶剂为二甲基亚枫；喷涂距离10 30mm,喷涂时间5 IOmin,有机涂层的厚度在20 50 μ m。上述ABS树脂是丙烯腈、1，3-丁二烯和苯乙烯三种单体的接枝共聚物，按重量百分比计，其中丙烯腈(A)占15% 35%，丁二烯(B)占5% 30%，苯乙烯(S)占40% 60%。步骤4)中还原剂组成为硼氢化钠15 25g/L，其余为水；还原时间10 30min ;温度室温(20 30°C )。步骤5)中进行化学镀形成最外层镀镍层时化学镀镍液组成碱式碳酸镍10 15g/L,次亚磷酸钠20 30g/L,朽1檬酸钠3 5g/L,氟化氢铵10 15g/L,乙酸钠10 15g/L，硫脲2 4mg/L，苹果酸3 6mg/L，氨水10 20mL/L，其余为水；化学镀镍工艺参数为操作温度为85 90°C，化学镀时间为30 60min，获得的化学镀层厚度为10 30 μ m。步骤5)中进行化学镀形成最外层镀铜层时化学镀铜液组成五水硫酸铜10 15g/L，三乙醇胺25 30g/L，乙二胺四乙酸2 4g/L，甲醛(37wt% ) 15 20mL/L，氢氧化钠5 10g/L，2，2’-联吡啶15 20mg/L，聚乙烯醇2 4g/L，其余为水；化学镀铜工艺参数为操作温度为65 75°C，化学镀时间为30 60min，获得的化学镀层厚度为5 10 μ m。步骤4)之前对喷涂有机涂层的试样表面进行打磨。本专利技术中，首先在镁合金表面通过等离子体电解氧化形成高孔隙率的多孔陶瓷层，这就为微粒的嵌入提供了可能；然后，将含有镍盐或铜盐的有机涂料喷涂在陶瓷层的外表面，进而将镁合金基体陶瓷层孔隙安全地“封闭”;最后，将涂层中的镍盐或铜盐还原后进行化学镀形成了最外层镀镍或镀铜镀层。在化学镀层制备时，化学镀镍或铜无需活化学敏 化步骤，直接在化学镀液中还原即可。本专利技术的优点和有益效果如下I、通过本专利技术方法在镁合金基体表面等离子氧化形成的多孔陶瓷膜表面结合有机涂层和化学镀层，形成多层防护涂层(厚度为45 115 μ m)，有效隔绝镁合金基体与外界腐蚀介质的接触，具有较强的防腐蚀效果，而且复合涂层结合强度大、硬度高，具有耐磨抗刮伤的性能。本专利技术在镁合金多层防护涂层的制备过程中无有害物质的使用且能量利用效率高，具有环境友好及能耗低的特点。2、本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金表面多层复合防护涂层，其特征在于：该防护涂层包括依次附着在镁合金表面的多孔陶瓷层、有机涂层和化学镀层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜克勤，张伟，王福会，田颖，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：