[发明专利]一种镁合金表面微弧氧化自组装复合膜层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料表面腐蚀与防护领域，特别涉及一种镁合金表面微弧氧化自组装复合膜层及其制备方法。

背景技术

镁合金由于自身具有许多优良的特性，在有色金属材料的开发和应用前途方面具有重要的意义。然而，因为金属镁的活泼性强，在很大程度上限制了它的工业应用。因此，改善镁合金的腐蚀防护性能是推动其应用的关键所在。

微弧氧化技术由于其独特的优点成为镁合金最有前景的表面处理技术之一。但是，由于所形成的氧化膜是一种微孔结构，其自身的防护能力有限。因此，发展基于微弧氧化的复合膜层技术，是提高镁合金腐蚀防护性能的必然趋势。自组装技术是将金属或金属氧化物浸入含活性分子的稀溶液中，通过化学键吸附在基片上形成具有高有序性和取向性、高密度堆积、低缺陷及结构稳定的膜层。由于其耐蚀性良好、操作简单、化学性质稳定等，近年来已成为界面科学、材料科学等许多领域的研究热点。在镁合金微弧氧化膜上制备自组装膜，利用自组装膜头基和尾基的定向排列以及键合作用，不仅对底层的微弧氧化膜起到了封孔作用，使所制备的复合膜层表面形貌均匀，而且能够提高膜层的疏水性能。

综合以上分析，本申请提出研究具有良好结合力和腐蚀防护性能的微弧氧化自组装复合膜层的制备实用技术。提高镁合金的耐腐蚀性能，解决限制镁合金应用的防护瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种镁合金表面微弧氧化自组装复合膜层及其制备方法。

本发明的镁合金表面微弧氧化自组装复合膜层包括依次附着于镁合金表面的微弧氧化膜和自组装膜。制备该镁合金表面微弧氧化自组装复合膜层的具体步骤为：

(1) 将镁合金依次用600#、800#、1000#耐水磨砂纸逐级打磨，水洗，然后在碱性除油液中60~70℃下除油1~5分钟，再分别经热水和冷水洗，然后在无水乙醇中超声波清洗5~15分钟，再在去离子水中超声波清洗5~15分钟，冷风吹干备用；所述碱性除油液配方为：磷酸钠10~30g/L，氢氧化钠10~30g/L，碳酸钠30~50g/L。

(2) 将经步骤(1)处理后的镁合金放入微弧氧化电解液中作为阳极进行微弧氧化处理，阴极为不锈钢，采用脉冲微弧氧化方式，设置处理参数为：终止电压160~200伏特，氧化时间10~20分钟，脉冲频率50~200赫兹，占空比30~70%；所述微弧氧化电解液配方为：硅酸钠5~10g/L，氟化钠5~10g/L，氢氧化钠5~15g/L。

(3) 将经步骤(2)微弧氧化处理后的镁合金放入蒸馏水中进行超声波清洗5~10分钟，烘干后放入配置好的自组装溶液中，于30~60℃恒温浸泡10~240分钟，再于80℃进行固化1小时，即制得镁合金表面微弧氧化自组装复合膜层；所述自组装溶液的配制方法为：将甲醇、双-[3-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物和蒸馏水按体积比为10:1:1进行混合，再使用乙酸调解pH为3~4，于40~60℃下搅拌3~5小时，之后静置1~5小时，即制得自组装溶液。

所述磷酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、硅酸钠、氟化钠、甲醇、双-[3-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物、乙酸和无水乙醇均为化学纯及以上纯度。

本发明的方法操作简单，所制备的复合膜层与基体结合牢固，具有低腐蚀电流密度，膜层表面均匀平整，而且具有一定的疏水性，能够较好的提高镁合金的耐蚀性。

附图说明

图1为本发明实施例制备的镁合金表面微弧氧化自组装复合膜层的SEM图。

具体实施方式

实施例：

(1) 将AZ91镁合金依次用600#、800#、1000#耐水磨砂纸逐级打磨，水洗，然后在碱性除油液中60℃下除油1分钟，再用热水和冷水分别清洗试样表面，然后在无水乙醇中超声波清洗5分钟，再在去离子水中超声波清洗5分钟，冷风吹干备用；所述碱性除油液配方为：磷酸钠20g/L，氢氧化钠20g/L，碳酸钠40g/L。

(2) 将经步骤(1)处理后的AZ91镁合金放入微弧氧化电解液中作为阳极进行微弧氧化处理，阴极为不锈钢，采用脉冲微弧氧化方式，设置处理参数为：终止电压180伏特，氧化时间10分钟，脉冲频率50赫兹，占空比30%；所述微弧氧化电解液配方为：硅酸钠5g/L，氟化钠8g/L，氢氧化钠10g/L。