[发明专利]一种一步法制备四水合碳酸镁铵和碳酸钙复合涂层的方法

说明书

本发明公开了一种一步法制备四水合碳酸镁铵和碳酸钙复合涂层的方法，属于涂层制备技术领域。其包括如下步骤：取AZ91D镁合金片，进行切割、打孔、打磨和清洗后，得到处理后的AZ91D镁合金片；分别称取碳酸铵、葡萄糖酸钙和去离子水，溶解并搅拌，得到悬浊液；将悬浊液水浴加热后取出，将处理后的AZ91D镁合金片立即悬于上述水浴加热后的悬浊液中，在室温下放置后取出，用去离子水冲洗后晾干，即得到四水合碳酸镁铵和碳酸钙复合涂层。本发明制备得到的四水合碳酸镁铵和碳酸钙复合涂层对镁合金基体具有良好的防腐蚀性能，是制备镁合金耐蚀涂层的新尝试，将极大地促进金属腐蚀防护技术的发展。

技术领域

本发明涉及一种一步法制备四水合碳酸镁铵和碳酸钙复合涂层的方法，属于涂层制备技术领域。

背景技术

镁合金作为一种可降解的金属材料，还具有密度小、强度高和延展性强等力学性能，受到各行各业的青睐，并被广泛应用于携带式器械、汽车行业以及航空航天领域中。但镁作为一种活泼金属，其合金的耐腐蚀性能差，易受到腐蚀，限制了镁合金的实际应用，因此，提高镁合金耐蚀性变得尤为重要。

近年来，许多方法被广泛研究，包括添加涂层、表面改性和化学抑制等。其中，涂层可以在不影响材料机械性能的情况下为金属基体提供腐蚀防护。但目前能够有效的为镁合金提供腐蚀防护的化合物数量有限，由于镁的2p轨道被完全占据，限制了从形成稳定化学键的供体分子中接受电子。铬常被用于镁合金的腐蚀防护，铬酸盐转化涂层被公认为是有效的镁基涂层之一，然而，六价铬具有极强的刺激性、毒性和腐蚀性，严重影响环境。为了寻找低毒且高性能的可替代涂层，人们进行了广泛研究。适用于镁合金的腐蚀防护的无铬转化涂层包括：磷酸盐、锡酸盐、钒酸盐、铈酸盐、镧酸盐或镨酸盐等，虽然降低了毒性，但在处理过程中都不可避免地会含有对环境或人体有害的物质。

与铬酸盐涂层相比，绝大部分碳酸盐对人体和环境都没有危害，但目前碳酸盐类腐蚀防护涂层的研究比较有限。Palanisamy等人采用化学转化法在Mg表面形成MgCO₃涂层，然后用浸镀法在MgCO₃涂层上沉积了PCL涂层，制备了MgCO₃-PCL双层涂层，腐蚀电流相较于裸Mg基体提升了2个数量级，防腐蚀性能提升有限。碳酸钙作为碳酸盐的一种，已经证明Mg²⁺会稳定并促进碳酸钙颗粒的形成，但通常难以形成单一的防护涂层，往往需要对其进行改性或与其它材料配合制备复合涂层。Jia等人先在乙醇溶液中制备了无定形碳酸钙颗粒(ACC)，后经超声振荡使ACC均匀分布在PCL溶液中，再用浸涂机在镁合金上涂敷，制备了ACC/PCL复合涂层，腐蚀电流相对于裸Mg基体提高了不到2个数量级，但制备过程复杂且ACC不稳定易于分解，限制了其实际应用。可以看出，碳酸盐类涂层虽然具有作为新型环保涂层的潜力，但现有方法往往复杂或耐蚀性能提升有限，急需一种制备简单且耐蚀性能良好的碳酸盐类涂层，以解决现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供提供一种一步法制备四水合碳酸镁铵和碳酸钙复合涂层的方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种一步法制备四水合碳酸镁铵和碳酸钙复合涂层的方法，包括如下步骤：

取AZ91D镁合金片，进行切割、打孔、打磨和清洗后，得到处理后的AZ91D镁合金片；

按摩尔比为(3-6):1:100，分别称取碳酸铵、葡萄糖酸钙和去离子水，溶解并搅拌，得到悬浊液；

将悬浊液水浴加热后取出，将处理后的AZ91D镁合金片立即悬于上述水浴加热后的悬浊液中，在室温下放置61h-117h后取出，用去离子水冲洗后晾干，即得到四水合碳酸镁铵和碳酸钙复合涂层。

本发明的一步法制备四水合碳酸镁铵和碳酸钙复合涂层的方法的原理是：