[发明专利]耐腐蚀Al－Mg合金防护膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐腐蚀Al-Mg合金防护膜及其制备方法，属于防护材料领域。

背景技术

金属腐蚀问题遍及国民经济和国防建设的各个领域，大量的金属构件和装备因腐蚀而报废。据统计，全球每年因腐蚀造成的金属损失量高达全年金属产量的20％～40％。其中钢铁材料的腐蚀问题尤其严重。一般采用在钢铁基体表面增加镀层的方式来加以防护，目前商业化使用的钢铁基体保护镀层主要有热镀(电镀、化学镀)Zn、热镀Zn-Al、电镀Zn-Ni、热镀Al等等。物理气相沉积技术(PVD)制备的保护镀层具有纯度高、致密度高、耐腐蚀性能优异等特点，一方面能够满足一些耐腐蚀要求苛刻的使用领域，另一方面它能够在钢铁基体表面形成众多采用传统方法难以制备的合金镀层，有望大大提高钢铁基体的耐腐蚀性能。然而目前物理气相沉积技术(PVD)制备的保护镀层体系主要局限在目前商用的Zn基和纯Al体系。

铝和镁都是电位非常负的金属材料，作为钢铁基体的保护镀层时具有良好的牺牲阳极保护作用；同时铝、镁的钝化能力很强，在腐蚀环境中具有足够高的稳定性，因而Al-Mg合金膜是一种较理想的钢铁基体保护镀层。但由于电镀和热镀工艺对钢铁基体上制备Al-Mg合金膜存在着较大困难，因而尽管Al-Mg合金已经得到了广泛的研究和一定的实际应用，但就其作为钢铁基体的耐腐蚀防护膜方面的研究很少。

发明内容

本发明的目的是提供一种耐腐蚀Al-Mg合金防护膜及其制备方法，该防护膜采用溅射技术制备，能够给予钢铁基体提供优于纯铝和纯锌保护镀层的耐腐蚀防护效果。

本发明的Al-Mg合金防护膜的化学组成为：Al_xMg_1-x，其中x的范围为15％到45％(重量百分比)。

本发明的技术方案是采用常规的溅射技术(包括直流溅射、射频溅射、磁控溅射和离子束溅射等)将化学组成为Al_xMg_1-x，x为15％到45％(重量百分比)的Al-Mg合金材料作为靶材沉积到待保护金属部件表面，控制溅射保护膜厚度在1～10微米范围，在保护气氛中经300～500℃温度晶化处理1～60分钟。

从平衡耐腐蚀保护性能与制备工艺成本来看，保护膜厚度在2.5～3.5微米时最佳。

本发明的Al-Mg合金保护膜材料在3％氯化钠溶液中电化学方法测试表明，其线性极化电阻优于物理气相沉积制备的纯铝和纯锌耐腐蚀镀层材料，表明其具有优异的耐腐蚀性能。

附图说明

图1为不同组成的Al-Mg合金防护层的线性极化电阻

图2为Al_0.45Mg_0.55合金层与纯Al、纯Zn镀层的线性极化电阻比较

具体实施方式

实施例1

将纯Al和纯Mg按照45∶55的重量百分比形成合金，制成靶材。采用离子束溅射的方法在低碳钢表面沉积Al-Mg镀层，镀层厚度为2.5微米，经在氩氢混和气保护下300℃温度晶化处理30分钟。

实施例2

将纯Al和纯Mg按照15∶85的重量百分比形成合金，制成靶材。采用离子束溅射的方法在低碳钢表面沉积Al-Mg镀层，镀层厚度为2.5微米，经在氩氢混和气保护下300℃温度晶化处理30分钟。

实施例3

将纯Al和纯Mg按照45∶55的重量百分比形成合金，制成靶材。采用离子束溅射的方法在低碳钢表面沉积Al-Mg镀层，镀层厚度为2.5微米，经在氩氢混和气保护下450℃温度晶化处理10分钟。