本发明专利技术公开了一种以镁/镁合金为基体的多涂层复合材料及其制备方法，该多涂层复合材料包括镁/镁合金基体、形成于镁/镁合金基体上的微弧氧化涂层、以及形成于微弧氧化涂层上的硬脂酸锌涂层；所述微弧氧化涂层的厚度为3.9-4.7μm；硬脂酸锌涂层的厚度为15.1-16.3μm。其制备方法包括预处理，微弧氧化和硬脂酸锌涂层的电沉积三个步骤，其制备工艺操作简单易控、成品率高，各复合层的厚度易于控制，所制备出复合材料具有超疏水、抗腐蚀性能优良等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合涂层材料及其制备方法，尤其涉及一种以镁/镁合金为基体的电沉积改性的微弧氧化复合涂层材料及其制备方法。
技术介绍
镁合金作为新兴的金属结构材料用于工业应用，例如汽车、电子、航空航天、国防军工、冶金、化学化工、交通等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。源于其良好的切削加工性能、热成型性能、导热性能、吸振性能和阻尼性能等。不过，由于镁本身化学性质活泼，标准电极电位非常低，以至于镁合金极易受到腐蚀，从而引起一系列问题。因此，镁或镁合金工业材料使用时，其防腐处理是首先需要解决的技术问题之一。现有技术中，提高镁合金耐蚀性的途径有三种:合金化、加工处理以及表面改性。其中，通过制造工艺的改进，镁合金的耐腐蚀性能也能得到一定的提升，如通过使用等径角挤压、超塑性成形、快速凝固、粉末冶金法等先进材料制备技术，镁合金的耐腐蚀性能有较好的改善。但由于镁合金非常活泼的化学性质，仅仅通过改进加工工艺无法彻底解决镁合金的耐腐蚀问题。近年来，表面改性成为现有技术中运用最为普遍的主要技术手段。为了达到充分的保护性能，超疏水涂层备受大家青睐。而且，镁合金作为一种金属结构材料，特别需要从涂层结构与功能一体化的途径设计耐蚀性能优异的新型涂层。截至目前，人们已经研究出多种表面改性涂层与表面改性技术，并开发出了众多的产品。然而，现有技术所制造出的经过表面改性的镁合金产品，均存在诸多方面的不足，主要表现在如耐蚀性、结合力、耐久性等综合性能指标尚存在不足，其实际使用效果不是特别理想。其他镁合金的表面改性方法，例如化学转化膜、离子注入、气相沉积、聚合物涂层等，均普遍存在耐蚀性提高幅度不大、耐磨耐久性差等缺点或问题。
技术实现思路
基于上述技术问题，本专利技术提供一种以镁/镁合金为基体的多涂层复合材料，以及该复合材料的制备方法。本专利技术所采用的技术解决方案是:—种以镁/镁合金为基体的多涂层复合材料，包括镁/镁合金基体、形成于镁/镁合金基体上的微弧氧化涂层、以及形成于微弧氧化涂层上的硬脂酸锌涂层;所述微弧氧化涂层的厚度为3.9-4.7μπι;硬脂酸锌涂层的厚度为15.1-16.3μπι。上述硬脂酸锌涂层为超疏水涂层。优选的，上述以镁/镁合金为基体的多涂层复合材料为片层结构。上述结构形式的以镁/镁合金为基体的电沉积改性的微弧氧化复合涂层材料，其复合涂层结构致密且附着力强，具有优越的耐蚀性能，和较长的使用寿命。上述以镁/镁合金为基体的多涂层复合材料的制备方法，包括以下步骤:a预处理步骤:将镁/镁合金坯料打磨至表面无明显划痕，然后用有机溶剂和/或去离子水清洗干净，用风吹干备用； b微弧氧化步骤:室温下，以植酸和氢氧化钠的混合溶液作为电解液，预处理后的镁/镁合金坯料作为阳极，镁棒作为阴极，构建闭合二电极体系；混合溶液中植酸的浓度为8g/L，氢氧化钠的浓度为I Og/L ；微弧氧化分为四个阶段:一是阳极氧化阶段:闭合二电极体系的电压控制在100-120V之间，时间控制在3-4s ；二是火花放电阶段:将电压缓慢增大，直至调节到240-260V之间，电压调节时间控制在 10-12min;三是微弧氧化阶段:电压保持在240-260V之间，时间控制在3-5min;四是熄弧阶段:电压保持在240-260V之间，至火花最终消失，爆鸣声停止；微弧氧化完成后，在镁/镁合金上形成有微弧氧化涂层，取出，用去离子水冲洗、用风吹干;置于烘箱中，在80-1200C下，恒温干燥处理2-3h;c硬脂酸锌电沉积步骤:室温下，以硬脂酸锌溶液为电解液，微弧氧化后的镁/镁合金作为负极，铂电极作为正极，构建闭合二电极体系;硬脂酸锌溶液是通过在IL有机溶剂中先加入0.1mol硬脂酸再加入0.05mol硝酸锌配制而成；调节电压为25V，沉积时间控制在50-70min，沉积完成后，在微弧氧化涂层上形成有硬脂酸锌涂层，取出，用去离子水冲洗、用风吹干;置于烘箱中，在80-120°C下，恒温干燥处理2-3h，即得。上述方法直接带来的技术效果是，在一定的电流密度下，氧化膜的生成速度高于溶解速度，形成的微弧氧化膜具有良好的结合力、强度、耐蚀性和一定的自修复能力;通过电沉积制备的硬脂酸锌涂层可以通过电流的作用实现与内层微弧氧化涂层的良好结合，而其本身的超疏水性能有效的阻隔外界环境中的各类离子以及水分子通过微弧氧化涂层的微孔腐蚀镁/镁合金。S卩，上述技术方案中，通过具有良好的结合力、强度、耐蚀性和一定的自修复能力的微弧氧化涂层作为过渡层;然后在过渡层的基础上，再电沉积一层超疏水硬脂酸锌涂层，得到以镁/镁合金为基体的电沉积改性的微弧氧化复合涂层材料。这有效地保证了该复合涂层的致密性和良好的耐蚀性。此外，上述方法中，每次组装沉积时间控制为50_70min，主要考虑的是，镁合金过长时间处于电沉积体系中将会发生表面的微电偶腐蚀，时间过短则沉积的硬脂酸锌涂层在表面分布不均匀；电沉积的沉积电压限定为25V，是因为，镁合金沉积电压过高，即电流密度过大导致其硬脂酸锌涂层的破裂或剥离，电流密度过小则会导致膜层厚度太薄且不均匀。上述技术方案的核心技术思想在于:采用电沉积技术，实现将具有超疏水特性的硬脂酸锌与微弧氧化涂层的紧密结合，从而利用硬脂酸锌涂层的超疏水特性有效封闭微弧氧化涂层的微孔。因而，这种表面改性方法，一方面，在技术上更简单、方便快捷、易于控制；且成本低，环保无污染，成品率高。另一方面，所制备出的以镁/镁合金为基体的电沉积改性的微弧氧化复合涂层材料其超疏水、抗腐蚀性能优良。此外，硬脂酸锌超疏水涂层的制备可以提供一种低成本、高效能的提高镁合金耐蚀性的表面改性方法。优选的，上述镁/镁合金坯料的打磨是先采用砂轮或粗砂纸进行粗磨，再采用1500目的碳化硅砂纸进行精细打磨。该优选技术方案直接带来的技术效果是，操作简便，且基体表面良好的光洁度与粗糙度，有利于微弧氧化过程更好地成膜，以保证成膜的均匀性和致密性。步骤c中:硬脂酸锌溶液是通过在IL有机溶剂中先加入0.1mol硬脂酸再加入0.05mol硝酸锌配制而成;优选的，所述有机溶剂为乙醇或丙酮。该技术方案直接带来的技术效果是，硝酸锌短时间内呈现锌离子的状态，可以有效的沉积在做负极的样品表面。随着反应过程的进行，硝酸锌进一步与硬脂酸发生反应形成超疏水的硬脂酸锌涂层。综上所述，本专利技术相对于现有技术，具有以下有益效果:1、本专利技术制备出的以镁/镁合金为基体的电沉积改性的微弧氧化复合涂层材料，其成膜性能好、结构均匀，抗腐蚀性能优良，且具有良好的超疏水效果。2、本专利技术制备工艺简单、易控、成品率高，制备周期短，制造成本低。【附图说明】图1为实施例1所制得的以镁合金Mg-4Li_lCa为基体的电沉积改性的微弧氧化复合涂层的扫描电镜照片(放大倍数为20000倍);图2为实施例1所制得的以镁合金Mg-4Li_lCa为基体的电当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以镁/镁合金为基体的多涂层复合材料，其特征在于：包括镁/镁合金基体、形成于镁/镁合金基体上的微弧氧化涂层、以及形成于微弧氧化涂层上的硬脂酸锌涂层；所述微弧氧化涂层的厚度为3.9‑4.7μm；硬脂酸锌涂层的厚度为15.1‑16.3μm。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：崔蓝月，曾荣昌，李硕琦，张芬，靳涛，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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