專利名稱：一種鎂合金表面抗腐蝕復合涂層的制備方法
技術領域：
本發明屬于金屬材料腐蝕與防護領域，提供了一種鎂合金表面復合涂層(微弧氧化層和難熔金屬鎢涂層)的制備方法。
背景技術：
鎂合金具有低密度、高比強度、良好吸震性和鑄造性等優點，越來越受到人們的重視，在國防軍工、航空航天、汽車及日常民用等領域有著廣泛的應用前景。然而，鎂合金的硬度較低，耐腐蝕性能很差，這制約著它的廣泛應用。因此，對鎂合金進行適當的表面處理以提高其防護性能便顯得十分重要。目前，用于鎂合金的表面處理技術主要有電子束物理氣相沉積、熱噴涂、電鍍和化學鍍等方法，但這些方法都有諸多不足之處。電子束物理氣相沉積要在真空狀態下進行，難于處理較大工件和復雜零件，不易實現工業規模化。熱噴涂往往 要借助于等離子體或激光裝置，設備成本高，維護困難。電鍍和化學鍍所用鍍液往往對環境污染嚴重而被限制使用。本專利首先對鎂合金表面進行微弧氧化，之后利用氣體化學反應在微弧氧化層上得到難熔金屬鎢涂層，對鎂合金進行雙重防護。微弧氧化是通過電解液與相應電參數的組合，在鋁、鎂、鈦及其合金表面依靠弧光放電產生的瞬時高溫高壓作用，生長出以基體金屬氧化物為主的陶瓷膜層，該陶瓷膜層具有耐磨、耐蝕、高絕緣性、與基體結合良好等優點，但往往不夠致密，針孔較多。因此，利用氣體反應，在已經微弧氧化的鎂合金基體上再生成一層具有高熔點、耐磨、耐蝕性極強難熔金屬鎢涂層，既起到了對微弧氧化層封孔的作用，又起到對鎂合金的雙重防護作用，同時，由于微弧氧化層的存在，使化學反應得到的鎢涂層與基體結合更好。
發明內容
本發明首先在電解槽中對鎂合金基體進行微弧氧化處理，得到微弧氧化陶瓷涂層，然后利用氣體WF6和H2之間的化學反應得到難熔金屬鎢涂層。所用設備有微弧氧化裝置(電源及電解槽及配套設施)、氣體反應溫度控制柜(要求控溫精度高)；加熱爐(內設置工件擺放裝置，且有暢通的氣體流通管道)；尾氣吸收裝置(采用氫氧化鈉水溶液對尾氣進行噴淋吸收，可達到環保要求)。一種鎂合金表面抗腐蝕復合涂層的制備方法，其特征在于先后進行微弧氧化和氣體化學反應；微弧氧化槽液溫度40 50°C，槽液中Na2SiO3濃度為15 30g/L，NaF濃度為3. 4 4. 4g/L, NaOH濃度為8 12g/L，工作電壓320 380V，電流密度5 10A/dm2，占空比25% 35%，脈沖頻率520 580HZ，微弧氧化時間8 15min ;氣體化學反應溫度控制在350 400°C，H2流量為5 5. 5L/min，WF6流量為7 7. 5g/min，升溫速度為10 15°C /min,降溫速度為8 12°C /min,化學反應時間5 IOmin0本專利技術的主要特點(I)本專利操作簡單，整個過程自動控制，易實現工業批量生產；
(2)本專利設備簡單，投入少，見效快。(3)本專利適應各種形狀、尺寸的鎂合金，應用性廣；(4)本專利所得涂層為微弧氧化及致密鎢的復合涂層，對鎂合金的表面防護作用極強。
附圖I :帶有微弧氧化層和鎢涂層的鎂合金金相顯微照片；附圖2:工藝流程圖。
具體實施例方式微弧氧化采用不銹鋼陰極，槽液中Na2SiO3濃度為15 30g/L，NaF濃度為3. 4 4. 4g/L，NaOH濃度為8 12g/L，槽液溫度保持40 50°C，工作電壓320 380V，電流密度5 10A/dm2，占空比25% 35%，脈沖頻率520 580HZ，微弧氧化時間8 15min，得到微弧氧化層厚度為30 40 ii m。氣體化學反應溫度控制在320 380°C，H2流量為5 5. 5L/min, WF6流量為7 7. 5g/min,升溫速度為10 15°C /min,降溫速度為8 12°C /min,化學反應時間5 lOmin，得到鎢涂層的厚度為8 15iim。實例I :微弧氧化槽液溫度40°C，槽液中Na2SiO3濃度為15g/L，NaF濃度為3. 4g/L，NaOH濃度為8g/L，槽液溫度保持40°C，工作電壓320V，電流密度5A/dm2，占空比25%，脈沖頻率520HZ，微弧氧化時間8min，得到微弧氧化層厚度為30 y m ;氣體化學反應溫度為3200C，H2流量為5L/min，WF6流量為7g/min，升溫速度為10°C /min,降溫速度為8°C /min,化學反應時間8分鐘。得到鎢涂層厚度IOy m。放入質量分數為70%的濃硝酸中一周，不見反應。實例2 :微弧氧化槽液溫度45°C，槽液中Na2SiO3濃度為25g/L，NaF濃度為4g/L，NaOH濃度為10g/L，槽液溫度保持45°C，工作電壓350V，電流密度8A/dm2，占空比30%，脈沖頻率550HZ，微弧氧化時間12min，得到微弧氧化層厚度為35 y m ;氣體化學反應溫度為350°C，H2流量為5. 2L/min，量為7. 2g/min，升溫速度為12°C /min,降溫速度為10°C /min，化學反應時間10分鐘。得到鎢涂層厚度15 iim。放入質量分數為70%的濃硝酸中一周，不見反應。實例3 :微弧氧化槽液溫度50°C，槽液中Na2SiO3濃度為30g/L，NaF濃度為4. 4g/L，NaOH濃度為12g/L，槽液溫度保持50°C，工作電壓380V，電流密度10A/dm2，占空比35%，脈沖頻率580HZ，微弧氧化時間15min，得到微弧氧化層厚度為40 y m ;氣體化學反應溫度為380°C，H2流量為5.量為7. 5g/min，升溫速度為15°C /min,降溫速度為12°C /min，化學反應時間5分鐘，得到鎢涂層厚度8iim。放入質量分數為70%的濃硝酸中一周，不見反應。
權利要求
1.一種鎂合金表面抗腐蝕復合涂層的制備方法，其特征在于先后進行微弧氧化和氣體化學反應；微弧氧化槽液溫度40 50°C，槽液中Na2SiO3濃度為15 30g/L，NaF濃度為.3. 4 4. 4g/L，NaOH濃度為8 12g/L，工作電壓320 380V,電流密度5 10A/dm2，占空比25% 35%，脈沖頻率520 580HZ，微弧氧化時間8 15min ;氣體化學反應溫度控制在.350 400°C，H2流量為5 5. 5L/min, WF6流量為7 7. 5g/min,升溫速度為10 15°C /min,降溫速度為8 12°C /min,化學反應時間5 lOmin。
全文摘要
一種鎂合金表面抗腐蝕復合涂層的制備方法屬于材料腐蝕與防護領域。先后進行微弧氧化和氣體化學反應；微弧氧化槽液溫度40～50℃，槽液中Na2SiO3濃度為15～30g/L，NaF濃度為3.4～4.4g/L，NaOH濃度為8～12g/L，工作電壓320～380V，電流密度5～10A/dm2，占空比25％～35％，脈沖頻率520～580HZ，微弧氧化時間8～15min；氣體化學反應溫度350～400℃，H2流量為5～5.5L/min，WF6流量為7～7.5g/min，升溫速度為10～15℃/min，降溫速度為8～12℃/min，化學反應時間5～10min。本發明可得到致密、均勻、抗腐蝕性極強的涂層。
文檔編號C25D11/30GK102677053SQ20121000635
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月10日 優先權日2012年1月10日
發明者吳玉鋒, 張永志, 李輝, 范愛玲, 馬捷, 魏建忠 申請人:北京工業大學