[發明專利]一種鎂合金表面耐蝕耐磨涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201310192950.4
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103255365A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 吳玉鋒;賀定勇;彭怡剛;王維;章啟軍
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C23C4/08
• 分類號: C23C4/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明屬于材料加工工程中的熱噴涂領域，涉及一種鎂合金表面沉積新型復合涂層的技術，利用廉價的電弧噴涂技術、廉價的材料以及合適的工藝參數可以在鎂合金表面制備耐磨和耐蝕性能較優的涂層，該發明主要應用耐磨、耐蝕等工業領域。

背景技術

鎂合金具有重量輕、易回收、比強度高、電磁屏蔽、易于機械加工等優點，被譽為“21世紀綠色工程材料”，不過由于鎂的化學性質活潑，電極電位較低，會與大多數金屬產生電偶腐蝕，導致了鎂和鎂合金的耐腐蝕性能較差。

通常采用一些表面防護手段來提高鎂合金的耐腐蝕性能，如熱噴涂、激光熔覆、電沉積、微弧氧化等方法。如美國道氏化學公司開發了有關鎂合金鉻化轉化膜的處理工藝，但是由于鉻酸鹽處理工藝中含Cr⁶⁺離子，具有毒性，污染環境，且廢液的處理成本高，后來人們也探索了無鉻化學轉化膜處理工藝，如磷酸鹽膜等；不過化學轉化膜的耐磨性、耐蝕性不太好，它只能減緩腐蝕速度，并不能有效防止腐蝕。激光改性的方法比較環保，但是其設備投資較大，膜層制備成本高。有機物涂層是提高鎂合金制品防腐、防潮、耐熱和絕緣性能的一個重要方法。但是單獨的有機物涂層耐蝕性能有限，結合力也較低，只能用來作為短時間的防護處理，或者在其它轉化膜表面涂敷作為復合涂層。

近幾年來，人們對表面熱噴涂技術在鎂合金表面防護上的應用研究給予了較多的關注，研究表明這是一種效率高、成本相對較低、環保，并且防護性能好的鎂合金表面處理技術，具有很好的應用前景。

Fe-Al系金屬間化合物成本低廉，其抗高溫氧化、耐熱腐蝕性與不銹鋼相當。而電弧噴涂是熱噴涂技術中較低成本的表面防護技術，且噴涂溫度相對較低，生產效率高，操作方便，能源利用率高。熱噴涂時，采用Al為過渡層，防止FeAl層的電極電位過正對鎂合金表面造成影響，同時改善FeAl層與AZ31基體的結合性能。

發明內容

本發明旨在提高鎂合金表面耐蝕耐磨性能的基礎上，降低制備防護層的成本。利用廉價的電弧噴涂技術和材料，制備Al打底涂層的Al-FeAl復合涂層。

一種鎂合金表面耐蝕耐磨涂層，其特征在于，是Al打底涂層上復合有FeAl涂層所形成的Al-FeAl復合涂層。

上述一種鎂合金表面耐蝕耐磨涂層的制備方法，采用電弧噴涂方法，首先在鎂合金表面沉積Al涂層，然后再沉積FeAl涂層。

上述一種鎂合金表面耐蝕耐磨涂層的制備方法，采用電弧噴涂技術，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，對鎂合金基體表面進行預處理：基體表面經丙酮清洗后，對基體表面噴砂粗化，氣壓0.2-0.4MPa，棕剛玉粒度為60目；

步驟2，采用電弧噴涂工藝制備Al打底涂層，使用純度大于99wt%的市售純鋁絲材，噴涂Al涂層厚度不小于200μm（優選為200μm）；噴涂工藝參數為：電壓28-30V；電流100-120A；噴涂距離：200-250mm；壓縮空氣壓力：0.5-0.6MPa。

步驟3，采用電弧工藝在Al打底涂層表面制備FeAl涂層，使用FeAl粉芯絲材；噴涂FeAl層厚度不小于800μm（優選為800μm）；噴涂工藝參數設定為：電壓30-32V；電流180-200A；噴涂距離：200-250mm；壓縮空氣壓力：0.6-0.65MPa。

步驟2中鋁絲材直徑優選為2.0mm。

步驟3中FeAl粉芯絲材，采用純度大于99%、粒度100-200目的Al粉末為芯層，以低碳鋼帶為外皮，FeAl粉芯絲材直徑為優選2.00mm；填充率不小于17%。

本發明所制備復合涂層能夠在鎂合金表面提供一層耐蝕耐磨性能好的涂層，同時成本低廉，環境影響小，能達到資源節約、實用可行、環境影響小，同時拓展鎂合金實用范圍的目的。

附圖說明

圖1實施例1表面XRD圖譜；

圖2實施例1截面SEM照片；

1為AZ31基體，2為Al涂層、3為FeAl涂層。

圖3實施例1、AZ31以及AZ31噴Al試樣的電化學腐蝕陽極極化曲線；

具體實施方式

下面通過實施例進一步闡明本發明的實質性特點和顯著優點，本發明的保護范圍不局限于所陳述的實施例。

實施例1

1.噴涂采用Al絲材為市售純度大于99%的直徑2.0mm的實心絲材；