专利名称：一种镁合金表面抗腐蚀复合涂层的制备方法
技术领域：
本发明属于金属材料腐蚀与防护领域，提供了一种镁合金表面复合涂层(微弧氧化层和难熔金属钨涂层)的制备方法。
背景技术：
镁合金具有低密度、高比强度、良好吸震性和铸造性等优点，越来越受到人们的重视，在国防军工、航空航天、汽车及日常民用等领域有着广泛的应用前景。然而，镁合金的硬度较低，耐腐蚀性能很差，这制约着它的广泛应用。因此，对镁合金进行适当的表面处理以提高其防护性能便显得十分重要。目前，用于镁合金的表面处理技术主要有电子束物理气相沉积、热喷涂、电镀和化学镀等方法，但这些方法都有诸多不足之处。电子束物理气相沉积要在真空状态下进行，难于处理较大工件和复杂零件，不易实现工业规模化。热喷涂往往 要借助于等离子体或激光装置，设备成本高，维护困难。电镀和化学镀所用镀液往往对环境污染严重而被限制使用。本专利首先对镁合金表面进行微弧氧化，之后利用气体化学反应在微弧氧化层上得到难熔金属钨涂层，对镁合金进行双重防护。微弧氧化是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层，该陶瓷膜层具有耐磨、耐蚀、高绝缘性、与基体结合良好等优点，但往往不够致密，针孔较多。因此，利用气体反应，在已经微弧氧化的镁合金基体上再生成一层具有高熔点、耐磨、耐蚀性极强难熔金属钨涂层，既起到了对微弧氧化层封孔的作用，又起到对镁合金的双重防护作用，同时，由于微弧氧化层的存在，使化学反应得到的钨涂层与基体结合更好。
发明内容
本发明首先在电解槽中对镁合金基体进行微弧氧化处理，得到微弧氧化陶瓷涂层，然后利用气体WF6和H2之间的化学反应得到难熔金属钨涂层。所用设备有微弧氧化装置(电源及电解槽及配套设施)、气体反应温度控制柜(要求控温精度高)；加热炉(内设置工件摆放装置，且有畅通的气体流通管道)；尾气吸收装置(采用氢氧化钠水溶液对尾气进行喷淋吸收，可达到环保要求)。一种镁合金表面抗腐蚀复合涂层的制备方法，其特征在于先后进行微弧氧化和气体化学反应；微弧氧化槽液温度40 50°C，槽液中Na2SiO3浓度为15 30g/L，NaF浓度为3. 4 4. 4g/L, NaOH浓度为8 12g/L，工作电压320 380V，电流密度5 10A/dm2，占空比25% 35%，脉冲频率520 580HZ，微弧氧化时间8 15min ;气体化学反应温度控制在350 400°C，H2流量为5 5. 5L/min，WF6流量为7 7. 5g/min，升温速度为10 15°C /min,降温速度为8 12°C /min,化学反应时间5 IOmin0本专利技术的主要特点(I)本专利操作简单，整个过程自动控制，易实现工业批量生产；
(2)本专利设备简单，投入少，见效快。(3)本专利适应各种形状、尺寸的镁合金，应用性广；(4)本专利所得涂层为微弧氧化及致密钨的复合涂层，对镁合金的表面防护作用极强。
附图I :带有微弧氧化层和钨涂层的镁合金金相显微照片；附图2:工艺流程图。
具体实施例方式微弧氧化采用不锈钢阴极，槽液中Na2SiO3浓度为15 30g/L，NaF浓度为3. 4 4. 4g/L，NaOH浓度为8 12g/L，槽液温度保持40 50°C，工作电压320 380V，电流密度5 10A/dm2，占空比25% 35%，脉冲频率520 580HZ，微弧氧化时间8 15min，得到微弧氧化层厚度为30 40 ii m。气体化学反应温度控制在320 380°C，H2流量为5 5. 5L/min, WF6流量为7 7. 5g/min,升温速度为10 15°C /min,降温速度为8 12°C /min,化学反应时间5 lOmin，得到钨涂层的厚度为8 15iim。实例I :微弧氧化槽液温度40°C，槽液中Na2SiO3浓度为15g/L，NaF浓度为3. 4g/L，NaOH浓度为8g/L，槽液温度保持40°C，工作电压320V，电流密度5A/dm2，占空比25%，脉冲频率520HZ，微弧氧化时间8min，得到微弧氧化层厚度为30 y m ;气体化学反应温度为3200C，H2流量为5L/min，WF6流量为7g/min，升温速度为10°C /min,降温速度为8°C /min,化学反应时间8分钟。得到钨涂层厚度IOy m。放入质量分数为70%的浓硝酸中一周，不见反应。实例2 :微弧氧化槽液温度45°C，槽液中Na2SiO3浓度为25g/L，NaF浓度为4g/L，NaOH浓度为10g/L，槽液温度保持45°C，工作电压350V，电流密度8A/dm2，占空比30%，脉冲频率550HZ，微弧氧化时间12min，得到微弧氧化层厚度为35 y m ;气体化学反应温度为350°C，H2流量为5. 2L/min，量为7. 2g/min，升温速度为12°C /min,降温速度为10°C /min，化学反应时间10分钟。得到钨涂层厚度15 iim。放入质量分数为70%的浓硝酸中一周，不见反应。实例3 :微弧氧化槽液温度50°C，槽液中Na2SiO3浓度为30g/L，NaF浓度为4. 4g/L，NaOH浓度为12g/L，槽液温度保持50°C，工作电压380V，电流密度10A/dm2，占空比35%，脉冲频率580HZ，微弧氧化时间15min，得到微弧氧化层厚度为40 y m ;气体化学反应温度为380°C，H2流量为5.量为7. 5g/min，升温速度为15°C /min,降温速度为12°C /min，化学反应时间5分钟，得到钨涂层厚度8iim。放入质量分数为70%的浓硝酸中一周，不见反应。
权利要求
1.一种镁合金表面抗腐蚀复合涂层的制备方法，其特征在于先后进行微弧氧化和气体化学反应；微弧氧化槽液温度40 50°C，槽液中Na2SiO3浓度为15 30g/L，NaF浓度为.3. 4 4. 4g/L，NaOH浓度为8 12g/L，工作电压320 380V,电流密度5 10A/dm2，占空比25% 35%，脉冲频率520 580HZ，微弧氧化时间8 15min ;气体化学反应温度控制在.350 400°C，H2流量为5 5. 5L/min, WF6流量为7 7. 5g/min,升温速度为10 15°C /min,降温速度为8 12°C /min,化学反应时间5 lOmin。
全文摘要
一种镁合金表面抗腐蚀复合涂层的制备方法属于材料腐蚀与防护领域。先后进行微弧氧化和气体化学反应；微弧氧化槽液温度40～50℃，槽液中Na2SiO3浓度为15～30g/L，NaF浓度为3.4～4.4g/L，NaOH浓度为8～12g/L，工作电压320～380V，电流密度5～10A/dm2，占空比25％～35％，脉冲频率520～580HZ，微弧氧化时间8～15min；气体化学反应温度350～400℃，H2流量为5～5.5L/min，WF6流量为7～7.5g/min，升温速度为10～15℃/min，降温速度为8～12℃/min，化学反应时间5～10min。本发明可得到致密、均匀、抗腐蚀性极强的涂层。
文档编号C25D11/30GK102677053SQ20121000635
公开日2012年9月19日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者吴玉锋, 张永志, 李辉, 范爱玲, 马捷, 魏建忠 申请人:北京工业大学