CN107604359A - 一种耐腐蚀镁合金表面处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐腐蚀镁合金表面处理工艺，属于有色金属加工技术领域，分别经过如下步骤：（1）表面预处理；（2）抗氧化层的制备；（3）抗腐蚀层的制备；（4）表面后处理。本发明所述耐腐蚀镁合金表面处理工艺，具有处理难度低，工艺条件温和，操作方便的特点，且处理后的镁合金具有较好的耐腐蚀性和一定的强度，为镁合金的推广应用提供了条件，具有较好的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属加工技术领域，具体涉及一种耐腐蚀镁合金表面处理工艺。
背景技术
镁合金因其具有密度小，比强度和刚度高，导散热和导电性好，机械加工性能好且利于回收利用等优异性能，被广泛用于航空航天、交通运输、电子设备、通讯设备、军用品、机械设备等领域。由于镁合金在酸性和中性环境中的耐蚀性差；室温强度和硬度低、耐磨性差，这成为制约其发展和应用的关键问题。对镁合金进行表面改性是改善其性能的有效途径。目前几乎所有的表面处理方法都在镁合金上做过尝试。电化学镀生产成本低，操作简易，但对环境的危害较大，废弃物处理成本高，而且电化学涂层与基体的结合力差，容易剥落。阳极氧化技术制备的膜层疏松、多孔，必须进行封闭处理后才能使用。相对于这些技术而言，气相沉积技术采用的设备昂贵，但制备的膜层致密度高，与基体结合力好，而且涂层种类丰富，结构设计性强，为镁合金的防护提供了更多的选择方案。
然而，由于镁合金的稳定温度较低，给镁合金的PVD处理带来了困难，更重要的是镁合金在真空中的蒸气压高且不稳定致使涂层成分不能够实现精确控制，并且PVD制备设备和工艺特点决定了对形状复杂的表面和大尺寸工件表面难以进行表面涂覆。因此，寻找一种既能降低镁合金表面处理难度，又能有效提高镁合金性能的方法关系到镁合金的应用推广，具有较好的应用价值。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种耐腐蚀镁合金表面处理工艺，具有处理难度低，工艺条件温和，操作方便的特点，且处理后的镁合金具有较好的耐腐蚀性和一定的强度，为镁合金的推广应用提供了条件，具有较好的应用价值。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明涉及一种耐腐蚀镁合金表面处理工艺，包括如下步骤：
（1）表面预处理：将镁合金表面进行打磨抛光处理，然后再除油处理，然后对镁合金的表面进行喷砂处理；
（2）抗氧化层的制备：在经过表面预处理的镁合金的表面进行涂覆抗氧化层；
（3）抗腐蚀层的制备：在步骤（2）制备得到的镁合金的表面喷涂涂覆抗腐蚀层；
（4）表面后处理：采用激光重熔法对步骤（3）得到的镁合金进行封孔处理，然后再置于200~220℃烘箱中烘烤5~6h，即得到耐腐蚀的镁合金材料。
优选地，所述步骤（1）中除油处理的方法为首先采用乙醇对镁合金材料表面进行清洗，然后再用浓度为1mol/L的稀盐酸清洗，然后再用清水淋洗即可。
优选地，所述步骤（1）中喷砂处理的方法为采用粒径为100~150目的金刚砂，喷砂气压控制在0.5~0.7MPa。
优选地，所述步骤（2）中涂覆抗氧化层的方法为采用激光熔覆发进行涂覆。
优选地，所述步骤（2）中抗氧化层为铝和氧化铝的混合物层。
优选地，所述步骤（3）中抗腐蚀层的涂覆方法为热喷涂方法。
优选地，所述步骤（3）中抗腐蚀层为石墨烯/有机硅改性聚氨酯涂层。
进一步地，所述石墨烯/有机硅改性聚氨酯的制备方法包括：
（1）首先制备有机硅改性聚氨酯；
（2）然后制备石墨烯/有机硅改性聚氨酯，其中具体方法为：称取有机硅改性聚氨酯10~15份，并将其置于反应釜中，加入丙酮，搅拌均匀后加入0.01~0.1份的石墨烯，搅拌均匀后，于40~60℃，超声波条件下超声分散30~60min，即得所述石墨烯/有机硅改性聚氨酯。
进一步地，所述石墨烯的加入方法为：首先将石墨烯分散在丙酮中，搅拌均匀后，置于超声波条件下超声分散10~20min，得到混合物，然后再将混合物加入到改性聚氨酯的混合液中。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明所述的耐腐蚀镁合金表面处理工艺，具有处理难度低，工艺条件温和，操作方便的特点，且处理后的镁合金具有较好的耐腐蚀性和一定的强度，为镁合金的推广应用提供了条件，具有较好的应用价值。
（2）本发明所述的耐腐蚀镁合金表面处理工艺中分别采用抛光、除油、喷砂的方法对镁合金的表面进行预处理，能有有效出去镁合金表面的有机附着物，为后续的表面处理及涂层的涂覆提供了条件。
（3）本发明所述的耐腐蚀镁合金表面处理工艺分别采用抗氧化层、抗腐蚀层及表面后处理等工艺操作，对镁合金材料进行多道防护，不仅可以有效避免单一防腐蚀层存在的贯穿性腐蚀现象，大大提高镁合金的防腐蚀性能，还有效降低了镁合金表面处理成本，具有较好的应用前景。
（4）本发明所述的耐腐蚀镁合金表面处理工艺的抗腐蚀层采用石墨烯/有机硅改性聚氨酯，由于石墨烯具有独特的片层状结构，层层叠加形成致密的物理隔绝层，使得石墨烯改性后制备得到/有机硅改性聚氨酯涂料具有较好的物理隔绝防水、防腐蚀作用，再加上石墨烯具有优异的力学性能，为涂层的力学强度提供了保障，使得涂层具有较好的耐刮擦、抗剥落的性能，进而提高了镁合金的使用性能，延长了使用寿命。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，例如Sambrook等分子克隆：实验室手册（New York:Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989）中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1：
本发明优选实施例的一种耐腐蚀镁合金表面处理工艺，包括如下步骤：
（1）表面预处理：将镁合金表面进行打磨抛光处理，然后再除油处理，然后对镁合金的表面进行喷砂处理；
（2）抗氧化层的制备：在经过表面预处理的镁合金的表面进行涂覆抗氧化层；
（3）抗腐蚀层的制备：在步骤（2）制备得到的镁合金的表面喷涂涂覆抗腐蚀层；
（4）表面后处理：采用激光重熔法对步骤（3）得到的镁合金进行封孔处理，然后再置于210℃烘箱中烘烤5h，即得到耐腐蚀的镁合金材料。
其中，所述步骤（1）中除油处理的方法为首先采用乙醇对镁合金材料表面进行清洗，然后再用浓度为1mol/L的稀盐酸清洗，然后再用清水淋洗即可。
其中，所述步骤（1）中喷砂处理的方法为采用粒径为100目的金刚砂，喷砂气压控制在0.6MPa。
其中，所述步骤（2）中涂覆抗氧化层的方法为采用激光熔覆发进行涂覆。
其中，所述步骤（2）中抗氧化层为铝和氧化铝的混合物层。
其中，所述步骤（3）中抗腐蚀层的涂覆方法为热喷涂方法。
其中，所述步骤（3）中抗腐蚀层为石墨烯/有机硅改性聚氨酯涂层。
进一步地，所述石墨烯/有机硅改性聚氨酯的制备方法包括：
（1）首先制备有机硅改性聚氨酯；
（2）然后制备石墨烯/有机硅改性聚氨酯，其中具体方法为：称取有机硅改性聚氨酯15份，并将其置于反应釜中，加入丙酮，搅拌均匀后加入0.05份的石墨烯，搅拌均匀后，于50℃，超声波条件下超声分散50min，即得所述石墨烯/有机硅改性聚氨酯。
进一步地，所述石墨烯的加入方法为：首先将石墨烯分散在丙酮中，搅拌均匀后，置于超声波条件下超声分散10min，得到混合物，然后再将混合物加入到改性聚氨酯的混合液中。
实施例2：
本发明优选实施例的一种耐腐蚀镁合金表面处理工艺，包括如下步骤：
（1）表面预处理：将镁合金表面进行打磨抛光处理，然后再除油处理，然后对镁合金的表面进行喷砂处理；
（2）抗氧化层的制备：在经过表面预处理的镁合金的表面进行涂覆抗氧化层；
（3）抗腐蚀层的制备：在步骤（2）制备得到的镁合金的表面喷涂涂覆抗腐蚀层；
（4）表面后处理：采用激光重熔法对步骤（3）得到的镁合金进行封孔处理，然后再置于200℃烘箱中烘烤6h，即得到耐腐蚀的镁合金材料。
其中，所述步骤（1）中除油处理的方法为首先采用乙醇对镁合金材料表面进行清洗，然后再用浓度为1mol/L的稀盐酸清洗，然后再用清水淋洗即可。
其中，所述步骤（1）中喷砂处理的方法为采用粒径为100目的金刚砂，喷砂气压控制在0.5MPa。
其中，所述步骤（2）中涂覆抗氧化层的方法为采用激光熔覆发进行涂覆。
其中，所述步骤（2）中抗氧化层为铝和氧化铝的混合物层。
其中，所述步骤（3）中抗腐蚀层的涂覆方法为热喷涂方法。
其中，所述步骤（3）中抗腐蚀层为石墨烯/有机硅改性聚氨酯涂层。
进一步地，所述石墨烯/有机硅改性聚氨酯的制备方法包括：
（1）首先制备有机硅改性聚氨酯；
（2）然后制备石墨烯/有机硅改性聚氨酯，其中具体方法为：称取有机硅改性聚氨酯10份，并将其置于反应釜中，加入丙酮，搅拌均匀后加入0.01份的石墨烯，搅拌均匀后，于40℃，超声波条件下超声分散60min，即得所述石墨烯/有机硅改性聚氨酯。
进一步地，所述石墨烯的加入方法为：首先将石墨烯分散在丙酮中，搅拌均匀后，置于超声波条件下超声分散10min，得到混合物，然后再将混合物加入到改性聚氨酯的混合液中。
实施例3：
本发明优选实施例的一种耐腐蚀镁合金表面处理工艺，包括如下步骤：
（1）表面预处理：将镁合金表面进行打磨抛光处理，然后再除油处理，然后对镁合金的表面进行喷砂处理；
（2）抗氧化层的制备：在经过表面预处理的镁合金的表面进行涂覆抗氧化层；
（3）抗腐蚀层的制备：在步骤（2）制备得到的镁合金的表面喷涂涂覆抗腐蚀层；
（4）表面后处理：采用激光重熔法对步骤（3）得到的镁合金进行封孔处理，然后再置于220℃烘箱中烘烤5h，即得到耐腐蚀的镁合金材料。
其中，所述步骤（1）中除油处理的方法为首先采用乙醇对镁合金材料表面进行清洗，然后再用浓度为1mol/L的稀盐酸清洗，然后再用清水淋洗即可。
其中，所述步骤（1）中喷砂处理的方法为采用粒径为150目的金刚砂，喷砂气压控制在0.7MPa。
其中，所述步骤（2）中涂覆抗氧化层的方法为采用激光熔覆发进行涂覆。
其中，所述步骤（2）中抗氧化层为铝和氧化铝的混合物层。
其中，所述步骤（3）中抗腐蚀层的涂覆方法为热喷涂方法。
其中，所述步骤（3）中抗腐蚀层为石墨烯/有机硅改性聚氨酯涂层。
进一步地，所述石墨烯/有机硅改性聚氨酯的制备方法包括：
（1）首先制备有机硅改性聚氨酯；
（2）然后制备石墨烯/有机硅改性聚氨酯，其中具体方法为：称取有机硅改性聚氨酯15份，并将其置于反应釜中，加入丙酮，搅拌均匀后加入0.1份的石墨烯，搅拌均匀后，于60℃，超声波条件下超声分散30min，即得所述石墨烯/有机硅改性聚氨酯。
进一步地，所述石墨烯的加入方法为：首先将石墨烯分散在丙酮中，搅拌均匀后，置于超声波条件下超声分散20min，得到混合物，然后再将混合物加入到改性聚氨酯的混合液中。
综上所述，本发明所述的耐腐蚀镁合金表面处理工艺，具有处理难度低，工艺条件温和，操作方便的特点，且处理后的镁合金具有较好的耐腐蚀性和一定的强度，为镁合金的推广应用提供了条件，具有较好的应用价值。
本发明所述的耐腐蚀镁合金表面处理工艺分别采用抗氧化层、抗腐蚀层及表面后处理等工艺操作，对镁合金材料进行多道防护，不仅可以有效避免单一防腐蚀层存在的贯穿性腐蚀现象，大大提高镁合金的防腐蚀性能，还有效降低了镁合金表面处理成本，具有较好的应用前景。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (9)
1.一种耐腐蚀镁合金表面处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）表面预处理：将镁合金表面进行打磨抛光处理，然后再除油处理，然后对镁合金的表面进行喷砂处理；
（2）抗氧化层的制备：在经过表面预处理的镁合金的表面进行涂覆抗氧化层；
（3）抗腐蚀层的制备：在步骤（2）制备得到的镁合金的表面喷涂涂覆抗腐蚀层；
（4）表面后处理：采用激光重熔法对步骤（3）得到的镁合金进行封孔处理，然后再置于200~220℃烘箱中烘烤5~6h，即得到耐腐蚀的镁合金材料。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀镁合金表面处理工艺，其特征在于，所述步骤（1）中除油处理的方法为首先采用乙醇对镁合金材料表面进行清洗，然后再用浓度为1mol/L的稀盐酸清洗，然后再用清水淋洗即可。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀镁合金表面处理工艺，其特征在于，所述步骤（1）中喷砂处理的方法为采用粒径为100~150目的金刚砂，喷砂气压控制在0.5~0.7MPa。
4.根据权利要求1所述的耐腐蚀镁合金表面处理工艺，其特征在于，所述步骤（2）中涂覆抗氧化层的方法为采用激光熔覆发进行涂覆。
5.根据权利要求1所述的耐腐蚀镁合金表面处理工艺，其特征在于，所述步骤（2）中抗氧化层为铝和氧化铝的混合物层。
6.根据权利要求1所述的耐腐蚀镁合金表面处理工艺，其特征在于，所述步骤（3）中抗腐蚀层的涂覆方法为热喷涂方法。
7.根据权利要求1所述的耐腐蚀镁合金表面处理工艺，其特征在于，所述步骤（3）中抗腐蚀层为石墨烯/有机硅改性聚氨酯涂层。
8.根据权利要求7所述的耐腐蚀镁合金表面处理工艺，其特征在于，所述石墨烯/有机硅改性聚氨酯的制备方法包括：
（1）首先制备有机硅改性聚氨酯；
（2）然后制备石墨烯/有机硅改性聚氨酯，其中具体方法为：称取有机硅改性聚氨酯10~15份，并将其置于反应釜中，加入丙酮，搅拌均匀后加入0.01~0.1份的石墨烯，搅拌均匀后，于40~60℃，超声波条件下超声分散30~60min，即得所述石墨烯/有机硅改性聚氨酯。
9.根据权利要求8所述的耐腐蚀镁合金表面处理工艺，其特征在于，所述石墨烯的加入方法为：首先将石墨烯分散在丙酮中，搅拌均匀后，置于超声波条件下超声分散10~20min，得到混合物，然后再将混合物加入到改性聚氨酯的混合液中。
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