一种镁合金耐蚀涂料及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于镁合金表面工程技术领域，具体涉及一种镁合金耐蚀涂料及其应用。
【背景技术】
[0002]镁合金被称为“绿色金属”，广泛应用于电力工业、家具、家庭消费品、办公设备、车床设备、光学设备、充电电池、精密仪器、运动器械和医疗设备等众多领域，已成为汽车、电子、航空等工业中不可替代的材料。但是由于镁的平衡(标准)电极电位非常负，镁及镁合金均有很高的化学及电化学活性，限制了镁合金的应用。所以科学工作者研宄了很多镁合金的防护方法来提高其耐蚀性，主要方法有:
[0003](I)减少镁合金中有害杂质元索的含量，提高镁合金的纯度；
[0004](2)采用快速凝固工艺，使晶粒细化；
[0005](3)合适的表面改性；
[0006](4)合理的设计应用。
[0007]表面改性处理是防止镁合金腐蚀的最有效途径之一。目前采用的表面防护方法有热喷涂、激光熔敷、化学转化膜处理、阳极氧化、微弧氧化、表面渗层、电镀、化学等技术。
[0008]尽管对镁合金表面防腐蚀涂料已有初步的研宄，但是不能很好的解决镁合金的防腐蚀和使用性能要求，影响镁合金的应用范围。
【发明内容】
[0009]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种镁合金耐蚀涂料。将该涂料涂覆于镁合金表面，固化后能够形成致密并且与镁合金基体结合牢固的耐蚀涂层，可广泛应用于既需要耐蚀性又对膜层与基体的结合强度有严苛要求的镁合金工业环境。
[0010]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种镁合金耐蚀涂料，其特征在于，由以下质量百分比的原料混合均匀而成:锌粉15 %?25 %，铝粉2 %?6 %，氧化锆2%?10%，氧化钇0.2%?1%，硝酸钇1%?4%，聚乙二醇12%?22%，钼酸钠2%?7%，羟甲基纤维素0.5%?1%，硅烷偶联剂KH-5602%?5%，二苯基二甲氧基硅烷2%?8%,余量为去尚子水。
[0011]上述的一种镁合金耐蚀涂料，其特征在于，由以下质量百分含量的原料混合均匀而成:锌粉16%?20%，铝粉4%?6%，氧化锆5%?10%，氧化钇0.5%?0.8%，硝酸钇1%?4%，聚乙二醇15%?20%，钼酸钠3%?6%，羟甲基纤维素0.6%?0.9%，硅烷偶联剂KH-5602 %?5 %，二苯基二甲氧基硅烷3 %?6 %，余量为去离子水。
[0012]上述的一种镁合金耐蚀涂料，其特征在于，由以下质量百分比的原料混合均匀而成:锌粉18%，铝粉5%，氧化锆8%，氧化钇0.7%，硝酸钇3%，聚乙二醇16%，钼酸钠5%，羟甲基纤维素0.8%，硅烷偶联剂KH-5603 %，二苯基二甲氧基硅烷4%，余量为去离子水。
[0013]上述的一种镁合金耐蚀涂料，其特征在于，所述氧化锆和氧化钇的粒径均不大于Iym ;所述锌粉和铝粉的形状均为圆片状，其中锌粉的片径为?ομπι?20μπι，厚度为0.1 μ m?0.2 μ m ;铝粉的片径为10 μ m?15 μ m，厚度为0.02 μ m?0.025 μ m。
[0014]另外，本发明还提供了一种利用上述涂料提高镁合金耐蚀性能的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0015]步骤一、对镁合金进行表面预处理，具体过程为:
[0016]步骤101、依次采用400#、600#、800#、1000#和1200#砂纸对镁合金表面进行打磨；
[0017]步骤102、将步骤101中经打磨后的镁合金置于盛装有除油液的超声波清洗器中进行超声辅助除油处理；
[0018]步骤103、将步骤102中经超声辅助除油处理后的镁合金置于盛装有除锈液的超声波清洗器中进行超声辅助除锈处理；
[0019]步骤104、将步骤103中经超声辅助除锈处理后的镁合金置于植酸转化液中进行转化处理；所述转化处理的温度为15°C?30°C，所述转化处理的时间为5min?25min ；
[0020]步骤二、将涂料均匀涂覆于步骤一中表面预处理后的镁合金表面，涂覆厚度为5 μ m ~ 25 μ m ；
[0021]步骤三、将步骤二中表面涂覆涂料的镁合金加热至80°C?120°C后保温20min?40min进行预热处理；
[0022]步骤四、将步骤三中经预热处理后的镁合金升温至260°C?320°C后保温50min?70min进行固化处理，自然冷却后在镁合金表面形成耐蚀涂层。
[0023]上述的方法，其特征在于，步骤102中所述除油液由氢氧化钠、磷酸三钠、十二烷基磺酸钠和去离子水混合均匀而成，其中氢氧化钠的浓度为25g/L?40g/L，磷酸三钠的浓度为10g/L?15g/L，十二烷基磺酸钠的浓度为0.15g/L?0.3g/L。
[0024]上述的方法，其特征在于，步骤102中所述超声辅助除油处理的温度为65°C?85°C，所述超声辅助除油处理的时间为5min?15min。
[0025]上述的方法，其特征在于，步骤103中所述除锈液由质量百分比浓度的85%的浓磷酸和去离子水混合均匀而成，所述除锈液中H3POj^浓度为500mL/L?650mL/L。
[0026]上述的方法，其特征在于，步骤103中所述超声辅助除锈处理的时间为1s?30s。
[0027]上述的方法，其特征在于，步骤104中所述植酸转化液由植酸、柠檬酸、磷酸二氢钠、十二烷基磺酸钠和去离子水混合均匀而成，其中植酸的浓度为5mL/L?15mL/L，柠檬酸的浓度为20g/L?40g/L，磷酸二氢钠的浓度为20g/L?40g/L，十二烷基磺酸钠的浓度为0.3g/L ?0.8g/Lo
[0028]本发明的技术原理为:将本发明涂料涂覆于镁合金表面并经260°C?320°C的固化处理后，镁合金表面形成一层含有片状锌/铝、氧化锆、氧化钇、钇盐、S1-O-Si硅烷分子网络及其S1-O-Zn、S1-O-C等基团的涂层。该涂层的主要成分是片状锌、铝，其中片状铝的作用是抑制片状锌的反应析出，而且片状锌、铝经过数十层的相互层叠形成了良好的阻挡层，使得腐蚀介质到达镁合金基体表面的路程增加了数倍，提高了镁合金的耐蚀性。氧化锆和氧化钇颗粒嵌合在涂层层中起到了弥散强化的作用从而极大的提高了镀层的显微硬度。涂层表面的S1-O-Si硅烷分子网络形成了良好的阻挡层，阻碍了腐蚀介质渗入镁合金表面，提高了镁合金的耐蚀性能。涂料中硝酸钇可以使得涂层具有一定的自修复能力，进一步提高了镁合金的耐蚀性。此外，镁合金置于植酸转化液中进行转化处理后形成的植酸转化膜不仅提高了涂层与镁合金的结合力，而且起到了良好的阻挡腐蚀介质的作用，延缓镁合金的腐蚀过程。
[0029]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0030]1、将本发明涂料涂覆于镁合金表面，固化后形成耐蚀涂层，该涂层能够使得镁合金在5mass% NaCl盐水连续喷雾，出现红锈的时间为880h?960h，因此本发明的镁合金耐蚀涂料具有优良的耐蚀防护性能。
[0031]2、将本发明涂料涂覆于镁合金表面，固化后形成具有较高硬度、致密并且与镁合金基体结合牢固的表面涂层，可广泛应用于既需要耐蚀性又对膜层与基体的结合强度有严苛要求的镁合金工业环境。
[0032]3、本发明制备工艺简单可行、可重复性强；涂覆有该涂料的镁合金具有较高的硬度和耐腐蚀性能。
[0033]4、本发明采用不含对环境和人体有害的六价铬或三