專(zhuān)利名稱：一種鎂合金表面防腐蝕復(fù)合涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種鎂合金表面防護(hù)處理技術(shù)，具體地說(shuō)是一種鎂合金表面金屬或金屬氧化物熱噴涂涂層與有機(jī)涂層的復(fù)合涂層。
背景技術(shù)：
鎂合金是一種最輕的工程結(jié)構(gòu)金屬材料，具有比重小、比強(qiáng)度高、良好的電磁屏蔽性能、減振和阻尼性能好、易于回收利用等特點(diǎn)。鎂合金可應(yīng)用于汽車(chē)、航空航天以及3C產(chǎn)品等領(lǐng)域。但是，鎂的化學(xué)性質(zhì)活潑，耐蝕、耐磨性較差，通常需要經(jīng)過(guò)表面處理在其表面形成一層保護(hù)涂層之后方可應(yīng)用。鋁、鋅、鋅鋁合金在大氣中易于形成具有保護(hù)性的氧化膜而廣泛用作鋼鐵表面腐蝕防護(hù)涂層，如水工結(jié)構(gòu)件、橋梁、海洋工程等。另外，鎂合金耐磨性比較差，Ti02、Zr02等金屬氧化物涂層可提高鎂合金的耐磨性能。采用熱噴涂包括等離子噴涂、電弧噴涂、火焰噴涂在金屬表面噴涂陶瓷、合金、氧化物等形成耐磨涂層。但是，鎂合金表面熱噴涂層含有較高的孔隙率，涂層與基體之間存在較大的電位差，在腐蝕環(huán)境中易產(chǎn)生電偶腐蝕而不能直接使用，需要進(jìn)行表面封孔處理和使用有機(jī)涂層防護(hù)，以達(dá)到耐蝕、耐磨、實(shí)用、美觀的目的。目前各種有機(jī)涂層，如醇酸、環(huán)氧、丙烯酸、聚乙烯酸以及氟碳涂料等已被廣泛應(yīng)用于金屬的表面處理。例如，丙烯酸、氟碳涂料具有優(yōu)良的戶外耐久性及耐腐蝕性，已被應(yīng)用于車(chē)輛、橋梁、鋼結(jié)構(gòu)、建筑物等。然而，有機(jī)涂層與多孔的金屬或金屬氧化物表面結(jié)合力較差。為了提高有機(jī)涂層與金屬或金屬氧化物表面的結(jié)合力，往往需要對(duì)金屬表面進(jìn)行表面預(yù)處理。硅氧烷預(yù)處理由于可以加強(qiáng)金屬與有機(jī)涂層的結(jié)合，已被應(yīng)用于鋼鐵、鋁合金或其它金屬材料。近年，硅氧烷預(yù)處理也開(kāi)始應(yīng)用于鎂合金表面。aicchi等在鎂合金TO43 表面進(jìn)行硅烷預(yù)處理，形成一層具有耐蝕性保護(hù)層。專(zhuān)利(NO.CN1936101A)指出硅烷預(yù)處理能有效降低了鎂合金的腐蝕速度。專(zhuān)利(ZL200920294178. 6)發(fā)明了一種鎂合金防腐蝕新涂層，該涂層特征結(jié)構(gòu)為在鎂合金工件表面上第一層是硅氧烷預(yù)處理打底層，第二層也是硅氧烷涂層，第三層為聚硅氧烷改性氟碳涂層。因此，為了提高鎂合金在苛刻環(huán)境中的耐蝕、耐磨性能，很有必要研究一種新型鎂合金復(fù)合涂層。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了提高鎂合金表面的耐蝕性和耐磨性，提高有機(jī)涂層與鎂合金熱噴涂金屬或金屬氧化物涂層的結(jié)合力，提供一種鎂合金表面金屬或金屬氧化物涂層與有機(jī)涂層復(fù)合涂層，以滿足鎂合金在苛刻環(huán)境中的防腐技術(shù)需要。本實(shí)用新型的技術(shù)方案一種鎂合金表面防腐蝕復(fù)合涂層，其特征在于，在鎂合金基體外面設(shè)置熱噴涂金屬或金屬氧化物涂層，在金屬或金屬氧化物涂層外設(shè)置有機(jī)涂層， 在金屬或金屬氧化物涂層與有機(jī)涂層之間設(shè)置硅氧烷封閉層和硅氧烷面層。[0009]丙烯酸或氟碳涂層具有極好的耐候性和耐蝕性，通過(guò)硅烷改性可形成具有半互穿網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，能提高鎂合金部件戶外的使用壽命。熱噴涂金屬或金屬氧化物涂層具有多孔結(jié)構(gòu)，涂層中的通孔易于導(dǎo)致鎂合金基體與金屬(如鋁)或金屬氧化物(TiO2)涂層形成電偶腐蝕，反而加速鎂合金的腐蝕。采用浸涂或刷涂硅烷封閉多孔的金屬或金屬氧化物涂層， 一方面，提高了噴鋁涂層表面的致密度，多道硅烷面層明顯提高耐蝕性能；另一方面，利用硅烷涂層與金屬或金屬氧化物形成[Μ%03]χ · [ySi02]z結(jié)構(gòu)，硅烷涂層又可與硅烷改性的有機(jī)涂層形成良好的結(jié)合。在設(shè)置有機(jī)涂層時(shí)，所述的有機(jī)涂層為二道或多道，采用刷涂或噴涂的方式將有機(jī)涂層設(shè)置在鎂合金表面最外層，進(jìn)一步提高了有機(jī)涂層與鎂合金表面金屬或金屬氧化物涂層的結(jié)合力和耐蝕性。本實(shí)用新型解決了鎂合金熱噴涂金屬或金屬氧化物涂層孔隙封閉問(wèn)題以及有機(jī)涂層與之結(jié)合差的問(wèn)題，通過(guò)多次硅氧烷預(yù)處理有效地降低了熱噴涂金屬或金屬氧化物涂層的孔隙率，提高了外層有機(jī)涂層與內(nèi)層金屬或金屬氧化物涂層之間的結(jié)合力，顯著地提高鎂合金的耐蝕性和耐磨性。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、涂層耐蝕性、耐候性、耐磨性優(yōu)良。在鎂合金表面設(shè)置了金屬或金屬氧化物涂層和有機(jī)涂層這種復(fù)合涂層，克服了金屬或金屬氧化物涂層孔隙率高，耐蝕性低的弱點(diǎn)，也克服了鎂合金表面單純有機(jī)涂層結(jié)合力差、強(qiáng)度低、表面易劃傷破壞的缺點(diǎn)；2、涂層整體結(jié)合力好。利用鎂與鋁、鋅易于互擴(kuò)散的特點(diǎn)，形成了鎂合金基體與金屬涂層之間冶金結(jié)合；利用硅烷涂層和硅烷改性有機(jī)涂層提高了有機(jī)涂層與金屬或金屬氧化物涂層之間的結(jié)合力。3、該結(jié)構(gòu)的防腐蝕涂層施工工藝較為簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、適用于較為惡劣的使用環(huán)境，適合大規(guī)模生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。

為本實(shí)用新型的鎂合金表面熱噴涂金屬或金屬氧化物涂層/有機(jī)涂層復(fù)合涂層示意圖。圖中，1-鎂合金基體，2-Mg/Al (Zn)互擴(kuò)散層，3_金屬或金屬氧化物涂層，4_硅烷封閉層，5-硅烷面層，6-硅烷改性有機(jī)涂層。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案。實(shí)施例1 一種鎂合金表面防腐蝕復(fù)合涂層，包括鎂合金基體1，在基體1的外表面設(shè)置熱噴涂鋁涂層3和擴(kuò)散層2，經(jīng)過(guò)前后二次硅氧烷處理，形成硅烷封閉層4和硅烷面層 5，在硅烷面層外面施涂二層具有半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的硅烷改性丙烯酸涂層6。本實(shí)用新型采用對(duì)擠壓板材AZ31鎂合金表面進(jìn)行處理，利用Mg/Al可互擴(kuò)散的特點(diǎn)，通過(guò)加熱，使鋁涂層與鎂合金基體形成冶金結(jié)合，提高二者之間的結(jié)合力；然后施涂改性丙烯酸涂層，所獲得涂層樣品通過(guò)IOOOh鹽霧腐蝕試驗(yàn)，樣品表面無(wú)鼓泡、剝離現(xiàn)象。該涂層顯著地提高熱噴鋁涂層的封閉性、耐蝕性和耐候性能。[0021]實(shí)施例2 —種鎂合金表面防腐蝕復(fù)合涂層，設(shè)置在鎂合金基體1，在鎂合金基體1 的外表面設(shè)置熱噴涂鋅涂層3及其擴(kuò)散層2，經(jīng)過(guò)三次硅氧烷處理，形成硅烷封閉層4和硅烷面層5，在硅烷面層外面施涂三層具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚硅烷改性氟碳涂層6。所述的硅烷封閉層4起著封孔作業(yè)，多次硅烷面層5處理進(jìn)一步提高封閉效果，提高了鋅涂層與外表面有機(jī)涂層的結(jié)合力。該涂層顯著地提高熱噴鋅涂層的耐蝕性和耐候性能。實(shí)施例3 —種鎂合金表面防腐蝕復(fù)合涂層，設(shè)置在鎂合金基體1，在鎂合金基體1 的外表面設(shè)置熱噴涂TW2涂層3，經(jīng)過(guò)二次硅氧烷處理，形成硅烷封閉層4和硅烷面層5， 在硅烷面層外面施涂二層具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚硅烷改性氟碳涂層6。TiO2涂層表面硅烷封閉后，耐蝕性能提高了 2個(gè)數(shù)量級(jí)。該復(fù)合涂層顯著地提高鎂合金的耐磨、耐蝕性能。在以上實(shí)施例中，鎂合金表面金屬(鋁、鋅等)涂層、金屬氧化物(Ti02、&02、Al203 等)采用熱噴涂方式設(shè)置于鎂合金基體上、硅烷改性的有機(jī)涂層6均采用刷涂或噴涂方式設(shè)置于金屬或金屬氧化物涂層上，這種工藝制作方法屬于常用手段，在此不詳述。本實(shí)用新型的主要目的是熱噴涂或刷涂后，在鎂合金表面形成如上所述的層狀結(jié)構(gòu)的保護(hù)層，此保護(hù)層具有耐磨、耐蝕、耐候且結(jié)合力優(yōu)良的特點(diǎn)，能夠?qū)︽V合金基體形成長(zhǎng)期而有效的保護(hù)。最后需要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制技術(shù)方案，盡管申請(qǐng)人參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種鎂合金表面防腐蝕復(fù)合涂層，其特征在于，在鎂合金基體(1)外面設(shè)置熱噴涂金屬或金屬氧化物涂層(3)，在鎂合金基體與熱噴涂金屬涂層之間加熱擴(kuò)散形成擴(kuò)散層 O)，在金屬或金屬氧化物涂層( 與有機(jī)涂層(6)之間設(shè)置硅氧烷封閉層(4)和硅氧烷面層⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂合金表面防腐蝕復(fù)合涂層，其特征在于，所述的硅氧烷涂層包括硅氧烷封閉層(4)和硅氧烷面層(5)；硅氧烷封閉層(4)設(shè)置于鎂合金熱噴涂金屬或金屬氧化物表面(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂合金表面防腐蝕復(fù)合涂層，其特征在于，所述的鎂合金熱噴涂金屬為Al、Si等及其合金，金屬氧化物為T(mén)i02、A1203、ZrO2等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂合金表面防腐蝕復(fù)合涂層，其特征在于，所述的硅氧烷面層為二道或多道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂合金表面防腐蝕復(fù)合涂層，其特征在于，所述的硅氧烷改性的環(huán)氧、丙烯酸或氟碳等有機(jī)涂層(6)為二道或多道。
專(zhuān)利摘要一種鎂合金表面防腐蝕復(fù)合涂層，設(shè)置在鎂合金基體上，在鎂合金基體外表面設(shè)置熱噴涂金屬或金屬氧化物涂層，在金屬或金屬氧化物涂層表面設(shè)置硅烷改性有機(jī)涂層，在金屬或金屬氧化物涂層與有機(jī)涂層之間設(shè)置硅氧烷封閉層和面層。本實(shí)用新型解決了鎂合金熱噴涂金屬或金屬氧化物涂層孔隙封閉問(wèn)題以及有機(jī)涂層與之結(jié)合力差的問(wèn)題，通過(guò)多次硅氧烷預(yù)處理有效地降低了熱噴涂涂層的孔隙率，提高了外層有機(jī)涂層與內(nèi)層金屬或金屬氧化物涂層之間的結(jié)合力，利用硅烷改性的有機(jī)涂層形成半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了有機(jī)涂層與中間硅烷封閉層的結(jié)合力。該鎂合金復(fù)合涂層具有良好的耐蝕性、耐磨性以及耐候性。
文檔編號(hào)B32B15/04GK202278782SQ201120435478
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者曾榮昌 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)