專利名稱：一種鎂合金表面導(dǎo)電防腐涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬表面涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
鎂合金是最輕的工程結(jié)構(gòu)材料，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在電子通訊、交通運(yùn)輸和國(guó)防領(lǐng)域。 但是由于鎂電位較低，容易和其他的雜質(zhì)元素構(gòu)成原電池，發(fā)生點(diǎn)腐蝕。同時(shí)，由于氧化鎂膜非常疏松，氧化后不能完全隔絕外層介質(zhì)，因此，通常鎂合金在使用中都需要采用防腐處理，以提高鎂合金的耐蝕性[劉正等，鎂基輕質(zhì)合金理論基礎(chǔ)及其應(yīng)用]。目前，應(yīng)用最廣泛的，最成熟的表面處理技術(shù)就是采用金屬涂層。金屬涂層的方法有兩種1)直接浸泡金屬液，如鋅液、鋁液等，方法簡(jiǎn)單，使用范圍廣。2)電解沉積金屬涂層，利用金屬離子鹽作為電解質(zhì)，以鎂合金產(chǎn)品作為陰極，控制電勢(shì)在陰極上沉積金屬涂層。但是，對(duì)于鎂及鎂合金，很難制備出高質(zhì)量的金屬涂層。其主要原因如下[K. Kainer. Magnesium: ffiley-VCH, 2009]
(1)鎂合金表面極易形成的氧化鎂，不易清除干凈，嚴(yán)重影響鍍層結(jié)合力；
(2)鎂的電化學(xué)活性太高，所有酸性鍍液都會(huì)造成鎂基體的迅速腐蝕，與其它金屬離子的置換反應(yīng)十分強(qiáng)烈，置換后的鍍層結(jié)合十分松散；
(3)第二相具有不同的電化學(xué)特性，可能導(dǎo)致沉積不均勻；
(4)鎂合金鑄件的致密性都不是很高，表面存在雜質(zhì)，可能成為鍍層孔隙的來源。另外，鎂合金主要用于國(guó)防部件，3C通訊器件等，不僅需要重量輕，耐腐蝕性能好，而且有時(shí)還需要很好的散熱，耐磨和信號(hào)傳輸性能，如導(dǎo)彈外殼，槍匣子，散熱板等。采用現(xiàn)有的技術(shù)不能滿足實(shí)際使用需求，主要存有有如下問題[H.E. Friedrich et. al, Magnesium technology: Springer, 2006] 1)采用直接金屬浸泡的方法，涂層太厚，而且層的厚度很難控制均勻，不能滿足尺度精確控制要求。2)直接浸泡的方法，溫度過高，容易導(dǎo)致材料表面氧化，影響涂層質(zhì)量。3)采用電解沉積的方法，涂層結(jié)合力低，不耐磨，而且由于沉淀對(duì)雜質(zhì)的濃度十分敏感，因此，表面處理是一個(gè)很大的難題，特別對(duì)于復(fù)雜的器件。 直到目前為止，還沒有一種真正種針對(duì)鎂合金導(dǎo)電，耐磨而開發(fā)的合適的金屬涂層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種涂層與基體結(jié)合力強(qiáng)、耐磨性能好、合適所有通用鎂合金防腐涂層的鎂合金表面導(dǎo)電防腐涂料及其制備方法。本發(fā)明涉的鎂合金表面導(dǎo)電防腐涂料的化學(xué)成分重量比(wt.%)為Zn 1 5%、 RE2 5%，余量為Al。上述防腐涂料的制備方法
1、原料99. 9%的鋁錠、99. 9%的鋅錠、含稀土總量為99. 9%的富釔稀土，富釤稀土或者富鑭鈰混合稀土粉，稀土粉的粒度為50目。添加鋅元素在合金中主要以固溶態(tài)狀態(tài)分布，以降低合金的熔點(diǎn)。添加稀土元素在合金中主要以固溶態(tài)狀態(tài)分布，以提高合金的流動(dòng)性能，改善合金的霧化性能。2、熔煉將上述鋁錠和鋅錠去除表明氧化皮后，采用鉭坩堝，氬氣保護(hù)下，在電阻爐中制備合金錠。添加順序?yàn)殇X錠，鋅錠，稀土。所有添加原料在400 °C充分預(yù)熱，每添加一種原料，攪拌10-30分鐘，所有原料都添加完成后，充分?jǐn)嚢?0-50分鐘，在450-600 °C 澆注到鋼模中。3、霧化制粉將得到的上述合金在氬氣保護(hù)下重熔，在500-700 ！下霧化為 50-300目的粉體。本發(fā)明的防腐涂料的使用方法
在450-500 °C，將上述制備的防腐涂料通過等離子噴槍在氬氣保護(hù)下噴到鎂合金表面，根據(jù)實(shí)際使用要求，噴層道數(shù)為10-40道。噴射完成后充分冷卻，取出放入真空爐中，在 400-450°C，退火15-100分鐘，使表層金屬充分?jǐn)U散，提高涂層與鎂合金基體的粘合力，得到均勻的防腐涂層。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、克服了單一金屬凝固區(qū)間短，流動(dòng)性和耐磨性能差的缺點(diǎn)，改善了合金涂料的流動(dòng)性能和加工性能。2、精確控制表層厚度，將表層的金屬元素均勻擴(kuò)散到合金基體中，提高金屬涂層的粘合力，進(jìn)而改善合金的耐磨性能。3、可以消除鎂合金金屬涂層抗腐導(dǎo)電涂料的不足，為鎂合金的應(yīng)用提供新的防腐途徑。


圖1是使用本發(fā)明實(shí)施例1和3的導(dǎo)電防腐涂料處理的不同鎂合金在潮濕環(huán)境中保持6個(gè)月后的組織圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例2A1-5&1-1RE涂料處理的AZ31合金在3 wt. %NaCl溶液中腐蝕速率與不同道次的關(guān)系圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例2A1-5&1-1RE涂料處理的AZ31合金導(dǎo)電系數(shù)與不同道次的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
取99. 9%鋅錠10 g、稀土含量99. 9%的富釔稀土 50 g，99. 9%鋁錠940g。將鋅錠和鋁錠去除表明氧化皮后，采用鉭坩堝，用氬氣保護(hù)，在電阻爐中制備合金錠，添加順序?yàn)殇X錠， 鋅錠，富釔稀土。所有添加原料在400 °C充分預(yù)熱，每添加一種原料，攪拌10分鐘，所有原料都添加完成后，充分?jǐn)嚢?0分鐘。在450°C澆注到鋼模中。然后，將得到的合金在氬氣保護(hù)下，在700 °C下霧化為50目的粉體(Al-lZn-5RE (wt.%)涂料)。用上述防腐涂料通過等離子噴槍在450 0C，在氬氣保護(hù)下噴到鎂合金表面，噴層道數(shù)為10道。噴射完成后充分冷卻，取出放入真空爐中，在400°C，退火15分鐘，得到均勻的防腐涂層。如圖1所示，可以看出，經(jīng)過防護(hù)涂料處理后，顯現(xiàn)出金屬光澤，涂料組織十分均勻、光滑。
實(shí)施例2
取99. 9%鋅錠50 g、稀土含量99. 9%的富鑭鈰混合稀土 10 g、99. 9%鋁錠940g。將上述鋅錠和鋁錠去除表明氧化皮后，采用鉭坩堝，用氬氣保護(hù)，在電阻爐中制備合金錠。添加順序?yàn)殇X錠，鋅錠，富鑭鈰混合稀土。所有添加原料在400 ！充分預(yù)熱，每添加一種原料， 攪拌30分鐘，所有原料都添加完成后，充分?jǐn)嚢?0分鐘。在600 ！澆注到鋼模中。然后， 將得到的合金在氬氣保護(hù)下，在500 ！下霧化為300目的粉體(Al-Mn-IRE (wt. %)涂料)。用上述防腐涂料通過等離子噴槍在500 °C，在氬氣保護(hù)下噴到鎂合金表面，噴層道數(shù)為40次。噴射完成后充分冷卻，取出放入真空爐中，在450°C，退火100分鐘，得到均勻的防腐涂層。如圖2所示，可以看出，隨著噴涂的道次越多，抗腐蝕性能越好。因?yàn)槭墙饘偻繉樱?導(dǎo)電系數(shù)隨著噴涂的道次的影響很小，總的來說，涂層的導(dǎo)電系數(shù)比純的鋁金屬的導(dǎo)電系數(shù)要低(圖3)。實(shí)施例3
取99. 9%鋅錠20 g、稀土含量99. 9%的富釤稀土 30 g, 99. 9%鋁錠950g。將上述鋅錠和鋁錠去除表明氧化皮后，采用鉭坩堝，用氬氣保護(hù)，在電阻爐中制備合金錠。添加順序?yàn)?鋁錠，鋅錠，富釤稀土。所有添加原料在400 °C充分預(yù)熱，每添加一種原料，攪拌20分鐘，所有原料都添加完成后，充分?jǐn)嚢?0分鐘。在480 ！澆注到鋼模中。然后，將得到的合金在氬氣保護(hù)下，在600°C下霧化為100目的粉體(Al-2Zn-3RE (wt. %)涂料)。用上述防腐涂料通過等離子噴槍在470 0C，在氬氣保護(hù)下噴到鎂合金表面，噴層道數(shù)為15道。噴射完成后充分冷卻，取出放入真空爐中，在420°C，退火60分鐘，得到均勻的防腐涂料。如圖1所示，可以看出，涂料與合金基體的結(jié)合完整，涂料的表面十分均勻。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金表面導(dǎo)電防腐涂料，其特征在于其化學(xué)成分重量比(wt.%)為Zn 1 5%、RE2 5%,余量為Al。
2.上述鎂合金表面導(dǎo)電防腐涂料的制備方法，其特征在于(1)原料為99.9%的鋁錠、99. 9%的鋅錠、含稀土總量為99. 9%的富釔稀土，富釤稀土或者富鑭鈰混合稀土粉，稀土粉的粒度為50目；(2)將上述鋁錠和鋅錠去除表明氧化皮后，采用鉭坩堝，氬氣保護(hù)下，在電阻爐中制備合金錠，添加順序?yàn)殇X錠，鋅錠，稀土；所有添加原料在400 °C充分預(yù)熱，每添加一種原料，攪拌10-30分鐘，所有原料都添加完成后，充分?jǐn)嚢?0-50分鐘，在450-600 °C澆注到鋼模中；(3)將得到的上述合金在氬氣保護(hù)下重熔，在500-700！下霧化為50-300目的粉體。
3.上述鎂合金表面導(dǎo)電防腐涂料的使用方法，其特征在于在450-500°C，將上述制備的防腐涂料通過等離子噴槍在氬氣保護(hù)下噴到鎂合金表面，根據(jù)實(shí)際使用要求，噴層道數(shù)為10-40道，噴射完成后充分冷卻，取出放入真空爐中，在400-450°C，退火15-100分鐘， 得到均勻的防腐涂層。
全文摘要
一種鎂合金表面導(dǎo)電防腐涂料，其化學(xué)成分重量比(wt.%)為Zn1～5%、RE2～5%，余量為Al；其制備方法是將上述鋁錠和鋅錠去除表明氧化皮后，采用鉭坩堝，氬氣保護(hù)下，在電阻爐中制備合金錠；將得到的上述合金在氬氣保護(hù)下重熔，在500-700℃下霧化為50-300目的粉體；使用時(shí)將上述制備的防腐涂料通過等離子噴槍在氬氣保護(hù)下噴到鎂合金表面，噴射完成后充分冷卻，取出放入真空爐中，在400-450℃，退火15-100分鐘，得到均勻的防腐涂層。本發(fā)明提高了金屬涂層的粘合力，進(jìn)而改善合金的耐磨性能，可以消除鎂合金金屬涂層抗腐導(dǎo)電涂料的不足，為鎂合金的應(yīng)用提供新的防腐途徑。
文檔編號(hào)C23C4/08GK102400082SQ20111036135
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者劉日平, 彭秋明 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)