专利名称：一种由先驱体聚合物制备镁锂合金涂层的方法
技术领域：
本发明涉及镁锂合金表面防护涂层的制备方法。
背景技术：
镁锂合金是以镁为基加入金属锂组成的合金。一般含锂15%以上，密度为1. 14 1. 57g/cm3，为当今最轻的结构材料，比强度高于常规镁合金，强度为220 340MPa，弹性模量40GPa。阻尼容量高，减震能力强，具有良好的冷、热加工性能。用于航天航空器零件及其它高速转动器的零件制造。由于镁锂合金的耐蚀性比普通镁合金更差，因而耐蚀性差是限制镁锂合金广泛应用的关键。涂层技术一直是改善金属及合金耐蚀性的有效方法之一。但由于镁锂合金在传统的高温或液相表面环境中极易腐蚀，因此传统的涂层制备技术难以得到良好的涂层效果。 因此为提高镁锂合金的耐蚀性，扩大其应用范围和领域，研究和开发镁锂合金耐蚀涂层技术成为近年来人们关注的一个重要课题。本发明采用陶瓷先驱体聚合物聚碳硅烷、聚硅氮烷、聚硅氧烷为基料，配以B4C粉、 SiC粉、SiO2粉、Al2O3粉等填料，并加入少量助剂，采用刷涂-固化工艺制备镁锂合金涂层。 陶瓷先驱体聚合物是近年来人们通过化学方法合成的一种新型高分子材料，主链上含有硅，它在较低温度范围内(150°C 200°C)发生交联反应，形成三维网状聚合物，与加入的填料最终形成致密结构的耐蚀涂层。目前，将陶瓷先驱体用于镁锂涂层制备方面的研究未见报道。本发明具有操作简单、成本低廉，涂层耐蚀性、耐磨性、耐热性能优良等特点，是一种低成本、高效益制备镁锂合金防护涂层较理想的方法。该发明拓宽了镁锂合金在航空航天、汽车、电子等领域的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种镁锂合金涂层的有效制备方法。涂层的制备工艺为(a)镁锂合金的表面预处理工序为抛光-清洗-吹干，即利用金相砂纸将镁锂合金表面黑色膜除掉，再经清洗后冷风吹干。(b)涂料的制备将一定浓度的先驱体(聚碳硅烷、聚硅氮烷、聚硅氧烷)溶液与一定比例的填料(B4C粉、SiC粉、SiO2粉、Al2O3粉)于球磨机混合5小时，使之成为均勻的浆料。(c)涂刷将浆料均勻地涂刷或喷涂到经过表面处理的镁锂合金表面。(d)固化过程将试样放入氮气炉或真空炉中以2 5°C /分钟的升温速率加热至 150°C 200°C，保温0. 5 2小时，然后以2°C 5°C /分钟的速率降温冷却。(e)增强处理将已制得的试样经再次涂刷或喷涂处理，然后放入气氛或真空炉中，按原有的温度曲线加热处理。经上述步骤后涂层制备完成。
所述的镁锂合金涂层的制备方法，其特征在于所述先驱体聚合物为聚硅氮烷、聚碳硅烷或聚硅氧烷，其分子量为1500-7000之间。所述的镁锂合金涂层的制备方法，其特征在于所述的填料为B4C粉、SiC粉、S^2 粉、Al2O3粉的两种或几种的混合粉，其粒度为0. 5 ΙΟμπι之间。所述的镁锂合金涂层的制备方法，其特征在于所配制的浆料是由先驱体聚合物与一定含量的填料、助剂经高速球磨5小时后形成的均勻浆料。所述的镁锂合金涂层的制备方法，其特征在于将涂刷后的试样放入氮气或真空炉中，以2 5°C /分钟的升温速率加热至150°C 200°C，固化0. 5 2小时，然后冷却。所述的镁锂合金涂层的制备方法，其特征在于该方法可用于制备镁合金、镁锂合金等材料的耐蚀、耐磨涂层。本发明的优点是(一 )本项目首次提出采用陶瓷先驱体为原料，通过先驱体分子的交联反应于镁锂合金表面形成具有三维网状的高性能涂层，富有科学性和前瞻性。( 二)本发明采用先驱体为原料，通过先驱体所含-OH、-NH2等的基团与镁锂合金表面的-OH基团发生作用形成化学键合，从而将涂层与基材紧密地结合在一起。通过固化反应使涂层内部形成体型网状结构，最终形成结构致密的高性能涂层。因此涂层具有良好的隔离腐蚀介质和耐磨等作用。(三)本发明中加入的填料与先驱体固化形成体型的高聚物相互作用，最终形成了致密结构的耐蚀涂层。因而该涂层具有良好的结合力、耐蚀性、耐热性以及对基体的防护性能。(四)本发明采用涂刷或喷涂工艺制备涂层，是将新型材料与优良的工艺相结合， 因此该方法具有设备简单，操作方便，产品的成分及结构可控，易于实施等特点，是一种极具发展前途的制备镁锂合金涂层方法之一。
附图1是采用先驱体制备的镁锂合金涂层表面形貌扫描电镜照片。由图中可以看出，涂层表面较平整均勻，无裂纹等缺陷。附图2是由先驱体制备镁锂合金涂层的截面照片，由图中可以看出，涂层与基体之间的界面结合紧密，无明显的空隙和裂纹等缺陷，界面
结合良好。
具体实施例方式下面将结合实施例对本发明作进一步的说明。实施例1 镁锂合金涂层的制备方法(a)镁锂合金的表面预处理实验采用镁锂合金为基体材料，其表面预处理工序主要为抛光-清洗-吹干，即利用金相砂纸将镁锂合金表面黑色膜除掉，再经清洗后冷风吹干。(b)涂料的制备将一定浓度的聚硅氮烷与10 20% B4C粉填料、10 20%的SiC 粉于球磨机混合3小时，获得均勻的浆料。(c)喷涂将浆料加入喷枪中，均勻地喷涂到经过表面处理的镁锂合金表面。
(d)固化过程将试样放入氮气炉中以5°C /分钟速率加热至200°C，保温1小时， 然后以5°C /分钟速率降温冷却。(e)增强处理将已制得的试样再次涂刷聚硅氮烷溶液，然后放入氮气炉中再次固化处理。经上述步骤后涂层制备完成。该涂层厚度为10 2(^111，硬度达220彻，在5%妝(1中盐雾时间超过60小时。实施例2 镁锂合金涂层的制备方法(a)镁锂合金的表面预处理实验采用镁锂合金为基体材料，其表面预处理工序主要为抛光-清洗-吹干，即利用金相砂纸将镁锂合金表面黑色膜除掉，再经清洗后冷风吹干。(b)涂料的制备将一定浓度的聚碳硅烷与15% B4C粉填料、10%的SiC粉、8% SiO2粉于球磨机混合5小时，获得均勻的浆料。(c)涂刷将浆料均勻地涂刷到经过表面处理的镁锂合金表面。(d)固化过程将试样放入真空炉中以5°C /分钟加热至180°C，保温池，然后以 5 °C/分钟降温冷却。(e)增强处理将已制得的试样再次涂刷先驱体溶液，然后放入真空炉中再次固化处理。经上述步骤后涂层制备完成。该涂层厚度为10 2(^111，硬度达200彻，在5%妝(1中盐雾时间超过60小时。实施例3 镁锂合金涂层的制备方法(a)镁锂合金的表面预处理实验采用镁锂合金为基体材料，其表面预处理工序主要为抛光-清洗-吹干。(b)涂料的制备将一定浓度的聚硅氧烷与一定比例的填料10 20% Al2O3粉、 10 20%的SW2粉于球磨机混合4小时获得均勻的浆料。(c)涂刷将浆料均勻地涂刷到经过表面处理的镁锂合金表面。(d)固化过程将试样放入真空炉中以;TC /分钟加热至200°C，保温1小时，然后以3 °C/分钟降温冷却。(e)增强处理将已制得的试样再次涂刷先驱体溶液，然后放入真空炉中再次固化处理。经上述步骤后涂层制备完成。该涂层厚度为10 20 μ m，硬度达180Hv，在5% NaCl中盐雾时间超过60小时。实施例4 镁合金涂层的制备方法(a)镁合金的表面预处理实验AZ91D压铸镁合金为基体材料，其表面预处理工序主要为除油一水洗一弱酸洗一水洗(蒸馏水)。(b)涂料的制备将一定浓度的聚硅氮烷与10 20% B4C粉填料、10 20%的SiC 粉于球磨机混合5小时，获得均勻的浆料。(c)喷涂将浆料加入喷枪中，均勻地喷涂到经过表面处理的镁锂合金表面。(d)固化过程将试样放入氮气炉中以5°C /分钟速率加热至200°C，保温1小时， 然后以5°C /分钟速率降温冷却。(e)增强处理将已制得的试样再次涂刷聚硅氮烷溶液，然后放入氮气炉中，按原有的温度曲线固化处理。经上述步骤后涂层制备完成。该涂层厚度为10 20 μ m，硬度达MOHv，在5% NaCl中盐雾时间超过60小时。
权利要求
1.一种制备镁锂合金涂层的方法，由如下步骤实现(1)镁合金的表面预处理工序为抛光一清洗一吹干，即利用金相砂纸将镁锂合金表面黑色膜除掉，再经清洗后冷风吹干。(2)涂料的制备将一定浓度的先驱体(聚碳硅烷、聚硅氮烷、聚硅氧烷)溶液与一定含量的填料(B4C粉、SiC粉、SiO2粉、Al2O3粉)于球磨机混合3 5小时，使之成为均勻的浆料。(3)涂刷或喷涂用刷涂或喷涂的方式将浆料涂装在经过处理的镁锂合金表面；(4)固化过程将试样放入氮气炉或真空炉中以2 5°C /分钟的升温速率加热至 150°C 200°C，保温0. 5 2小时，然后以2°C 5°C /分钟的速率降温冷却。(5)增强处理将已制得的试样经再次涂刷或喷涂处理，然后放入氮气或真空炉中，再次固化处理。经上述步骤后涂层制备完成。
2.根据权利要求1所述的镁锂合金涂层的制备方法，其特征在于所述先驱体聚合物为聚硅氮烷、聚碳硅烷或聚硅氧烷中的一种，其分子量为1500-7000之间。
3.根据权利要求1所述的镁锂合金涂层的制备方法，其特征在于所述的填料为B4C 粉、SiC粉、SiA粉、Al2O3粉中的一种或几种的混合粉，其粒度为0. 5 5 μ m之间。
4.根据权利要求1所述的镁锂合金涂层的制备方法，其特征在于先驱体聚合物与一定含量的填料和助剂经球磨3 5小时后配成均勻的浆料。
5.根据权利要求1所述的镁锂合金涂层的制备方法，其特征在于用刷涂或喷涂的方式将浆料涂装在经过处理的镁锂合金表面。
6.根据权利要求1所述的镁锂合金涂层的制备方法，其特征在于将涂刷后的试样放入氮气或真空炉中，以2°C 5°C /分钟的速率升温到150°C 200°C，固化0. 5 2小时， 然后自然冷却。
7.根据权利要求1所述的镁锂合金涂层的制备方法，其特征在于将已制得的试样经再次涂刷或喷涂处理，然后放入氮气或真空炉中，再次固化处理。
8.根据权利要求1所述的镁锂合金涂层的制备方法，其特征在于该方法可用于制备镁合金、镁锂合金等材料的耐蚀、耐磨涂层。
全文摘要
本发明提供一种镁锂合金表面涂层的制备方法。以陶瓷先驱体聚合物如聚硅氮烷、聚碳硅烷和聚硅氧烷为基料，配以B4C粉、SiC粉、SiO2粉、Al2O3粉等填料以及少量助剂，按如下步骤进行制备1.在先驱体溶液中加入一定含量的填料和助剂，于球磨机混合成均匀浆料；2.用刷涂或喷涂的方式将浆料涂装在经过处理的镁锂合金表面；3.将涂刷后的试样放入氮气或真空炉中，在150℃～200℃固化0.5～2小时；4.将取出的试样再经涂刷(或喷涂)及固化处理，得到增强的涂层。本发明通过先驱体分子的交联反应，形成具有三维网状的高聚物，并通过填料的加入，于镁锂合金表面形成了结构致密的涂层，该涂层具有优良的耐蚀、耐磨及耐热等性能。本发明是一种低成本、高效益制备镁锂合金涂层较理想的方法，拓宽了镁锂合金在航空航天、汽车、电子等领域中的应用。
文档编号C09D7/12GK102268678SQ20101019194
公开日2011年12月7日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者刘洪丽, 孙鹏飞, 潘翠云, 王涛, 蔡民 申请人:佳木斯大学