[發(fā)明專利]一種鎂/鎂合金基體表面的硅烷-氧化鈰-水滑石復(fù)合涂層的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611196381.0
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN107059005B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張芬;姚青松;曾榮昌;張昌磊;郭蓮;宋亮
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: C23C28/04
• 分類號: C23C28/04;C23C18/12
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 毛勝昔

本發(fā)明公開了一種鎂/鎂合金基體表面的硅烷?氧化鈰?水滑石復(fù)合涂層的制備方法，其包括水滑石前驅(qū)體的制備、鎂合金預(yù)處理、水滑石涂層的制備和復(fù)合涂層制備四個步驟，其主要化學(xué)原料包括無水乙醇、硅烷偶聯(lián)劑、超純水和鈰鹽；其中，鈰鹽為水溶性鹽。其技術(shù)路線是，采用水熱合成方法先在鎂或者鎂合金基體表面上沉積上一層水滑石薄膜(化學(xué)成分為Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O)；然后，將試樣浸泡在硅烷偶聯(lián)劑與鈰鹽的混合溶液中，完成復(fù)合涂層的制備。本發(fā)明具有工藝環(huán)保、簡單易控；所得復(fù)合涂層具有結(jié)構(gòu)致密、附著力強、耐腐蝕性能良好和使用壽命長等技術(shù)特點；特別適于海工機械裝備的鎂合金結(jié)構(gòu)用材的防腐處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鎂/鎂合金基體表面涂層的制備方法，尤其涉及一種鎂/鎂合金基體表面的硅烷-氧化鈰-水滑石復(fù)合涂層的制備方法。

背景技術(shù)

鎂合金是良好的輕型結(jié)構(gòu)材料，其具有質(zhì)量輕、比強度高、抗沖擊等優(yōu)異的物理和機械性能，可廣泛應(yīng)用于航空航天、能源工業(yè)、化工、汽車、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。但是，金屬鎂化學(xué)性質(zhì)活潑(強還原劑)，且不能像鋁那樣，氧化后在表面形成鈍化層。因而，其耐腐蝕性能差，極大地限制了其實際應(yīng)用。故使用前，必須經(jīng)過有效的防腐處理。

現(xiàn)有技術(shù)中，表面涂層處理是改善鎂合金耐蝕性能的主要途徑之一。如：

中國專利申請CN103695871A公開了一種緩蝕性陰離子插層水滑石薄膜的制備方法，其包括以下步驟：a)對鎂合金樣品進行預(yù)處理的步驟；b)配制層狀雙羥基復(fù)合金屬氧化物前驅(qū)體(LDHs溶膠)的步驟；c)將步驟a)預(yù)處理得到的鎂合金樣品和步驟b)的LDHs溶膠置于水熱反應(yīng)釜中進行水熱沉積的步驟。

但是，上述技術(shù)方案所制得的水滑石(Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O)涂層為層狀結(jié)構(gòu)，分為兩層：較厚的致密層(內(nèi)層)和較薄的多孔層(外層，其微觀結(jié)構(gòu)為“葉片狀”，是一種多孔材料)，腐蝕介質(zhì)中的破壞性離子可以通過外層的孔隙侵入涂層內(nèi)部，進而在內(nèi)層被腐蝕破壞之后腐蝕基體。因此，水滑石涂層的耐腐蝕性能仍不是十分理想，不能在嚴(yán)苛的環(huán)境中給鎂合金基材帶來長效的保護。

我們認(rèn)為，要進一步提高水滑石涂層的耐蝕性能，延長涂層對鎂合金基材的保護時間，必須對水滑石涂層進行有效的封孔處理。

中國專利申請CN103254762A公開了一種鎂合金基體表面防腐用有機硅溶膠-凝膠涂層的制備方法。該方法采用烷氧基硅烷為前軀體，以金屬鈰的鹽類化合物和/或金屬鑭的鹽類化合物作為催化劑，通過水解-縮合反應(yīng)得到有機硅溶膠-凝膠涂層。

上述技術(shù)方案所制得的有機硅溶膠-凝膠涂層比傳統(tǒng)的酸催化制得的有機硅溶膠-凝膠涂層能為鎂合金提供更好的防腐蝕效果。

盡管上述技術(shù)方案中，引入了本身具有減緩金屬腐蝕作用的金屬鈰離子和/或金屬鑭離子，但是，其耐腐蝕性能仍不是十分理想。原因在于，硅溶膠在成膜過程中體積收縮較大，涂膜易開裂，形成裂紋。因此，一方面，裂紋的存在，一定程度地制約了有機硅溶膠-凝膠涂層耐腐蝕性能的充分發(fā)揮；另一方面，為盡可能減少/減輕裂紋，涂層的厚度不得不適度地減薄，而由于有機硅涂層耐磨(耐刮擦)能力先天不足，無法與無機涂層相比擬，過薄的厚度又容易被物理損壞。因此，這又造成了有機硅溶膠-凝膠涂層制備工藝上控制的復(fù)雜性。

不難看出，現(xiàn)有技術(shù)的水滑石涂層和有機硅溶膠-凝膠涂層技術(shù)，其共同的不足之處在于，耐腐蝕性能尚無法達(dá)到相對較為理想的程度，其涂層的使用壽命均偏短。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，提供一種鎂/鎂合金基體表面的硅烷-氧化鈰-水滑石復(fù)合涂層的制備方法，其工藝環(huán)保、簡單易控，所制備出復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)致密、附著力強，具有良好的耐腐蝕性能和較長的使用壽命。