[發明專利]一種鎂/鎂合金的水滑石-氧化鋁復合涂層的制備方法

在審

• 申請號: 201810854924.6
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN109023299A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 曾榮昌;于池;張柏誠;崔藍月;郭蓮;萬軍;夏洋
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: C23C16/40
• 分類號: C23C16/40;C23C16/455;C23C18/12;C23C28/04
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發明提供了一種鎂/鎂合金的水滑石?氧化鋁復合涂層的制備方法，其中包括鎂合金的預處理、水滑石涂層的制備、水滑石涂層預處理和原子層沉積氧化鋁層四個步驟，其主要化學原料包括硝酸鋁、硝酸鎂、碳酸鈉、氫氧化鈉、三甲基鋁和超純水。其技術路線是，采用水熱法先在鎂/鎂合金基體表面合成碳酸根的水滑石薄膜；然后在表面活化后，利用原子層沉積技術在水滑石表面沉積氧化鋁涂層。本發明具有制備簡單易控，得到的復合涂層具有結構致密、附著力強、耐蝕性能良好的特點；本發明所制備的復合材料適用于工程裝備的鎂合金材料用材等的防護。

技術領域

本發明涉及涂層制備技術領域，具體涉及一種鎂/鎂合金的水滑石-氧化鋁復合涂層的制備方法。

背景技術

鎂及其合金具有重量輕、比強度高、抗震性好等特點，是新一代輕金屬結構材料，在3C產品、汽車、高鐵和航空航天領域具有廣泛的應用前景。但是，鎂合金過快的腐蝕速率依然是限制其應用的主要因素。鎂的高活性造成鎂合金結構件在使用過程中容易發生腐蝕。鎂合金構件如與異種金屬連結，則易于產生電偶腐蝕。因此，開發一種有效的防腐蝕涂層與技術是目前推進鎂合金規模化應用亟待解決的難題。

目前，人們主要從兩個方面著手來解決此問題。第一種思路是提高鎂合金自身的耐蝕性，常用途徑有：(1)制備高純鎂；(2)添加合金元素；(3)采用快速凝固等技術。第二種思路是對鎂合金進行表面改性，包括制備功能涂層、化學轉化處理等。當前絕大部分表面處理方法只是在鎂合金表面構筑一層保護屏障，一旦這種保護屏障消失或損壞，鎂合金基體將馬上受到破壞性離子的腐蝕，因而開發一種集屏障保護、特定功能和受損自修復特性于一體的新型涂層迫在眉睫。

水滑石涂層(LDHs)組成和結構可調性、層間離子的可交換性使水滑石類材料具備了多種物理化學性能，更為難得的是我們可以按照需求人為地設計組裝復合要求的水滑石類材料。這使得水滑石類材料在催化、吸附、光化學、電化學、磁學、醫藥農藥、阻燃劑、環境治理、材料保護等領域具有廣闊的應用前景。

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處理的步驟；b、配制層狀雙羥基復合金屬氧化物前驅體(LDHs溶膠)的步驟；c、將步驟a預處理得到的鎂合金樣品和步驟b的LDHs溶膠置于水熱反應釜中進行水熱沉積的步驟。但是，上述技術方案所制得的水滑石薄膜的耐腐蝕性較差。

曾榮昌等(Front.Mater.Sci.2015,9(4):355–365)在水滑石表面制備了聚乳酸的LDH/PLA復合層，聚乳酸的加入提高了涂層的耐蝕性，但是效果并不理想。另外高分材料的多孔性，并不能夠有效阻擋腐蝕性離子的侵入，當離子穿過有機層后會加快基體腐蝕。

原子層沉積(Atomic Layer Deposition，ALD)技術的特點是一種以層層生長，每層的生長都是通過自限制的化學反應進行。原子層沉積可以實現薄膜厚度在單原子層量級的可控，在縱橫比很大的三維結構上可實現100％均勻和保形的薄膜覆蓋。

原子層沉積技術目前主要用于半導體領域，制備高K材料(即高介電常數材料)和IC(integrated circuit集成電路)互聯技術，目前還沒有檢索到利用原子層沉積技術封孔鎂合金水滑石的專利，不過有文獻(Nanoscale，2017年第9期)報道，利用原子層沉積技術在多孔微弧氧化表面沉積Zn-Al-O的涂層，這種涂層具有結構致密的特點，但是對耐蝕性的提高微乎其微。因此，為了進一步提高水滑石的性能，遴選效果更好的原子層沉積工藝還是非常有必要的。

發明內容

為解決鎂/鎂合金服役時間短，水滑石多孔層耐蝕性差，無法滿足人們的需要的問題，本發明提供一種鎂/鎂合金的水滑石-氧化鋁復合涂層的制備方法。

本發明采用以下的技術方案：

一種鎂/鎂合金的水滑石-氧化鋁復合涂層的制備方法，采用以下步驟：