[發明專利]一種鎂合金表面激光改性有機玻璃基保護涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202010704718.4
• 申請日: 2020-07-21
• 公開（公告）號: CN111925705B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 周廣宏;丁浩;丁紅燕;厲虹;夏木建;仇安;于彥龍
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: C09D133/12
• 分類號: C09D133/12;C09D7/61;B05D7/16;C23C26/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種鎂合金表面激光改性有機玻璃基保護涂層及其制備方法，該保護涂層的成分包括聚甲基丙烯酸甲酯和二氧化硅，二氧化硅的質量百分比為10～16.8％，二氧化硅為非晶態。該保護涂層的制備方法包括如下步驟：首先將正硅酸乙酯溶解于水得到二氧化硅溶膠，將聚甲基丙烯酸甲酯溶于有機溶劑中，再取二氧化硅溶膠加入到有機溶劑中，靜置陳化后，再將其涂覆在鎂合金基材的表面，待干燥后即可制得保護涂層。利用此保護涂層可有效改善鎂合金激光改性加工過程中出現的表面氧化、燒蝕等加工缺陷。與傳統的惰性氣體保護相比，除可節約成本外，還能明顯降低激光加工后鎂合金表面的粗糙度，且工藝相對簡單。

技術領域

本發明涉及一種合金表面激光改性有機玻璃基保護涂層及其制備方法，尤其涉及一種鎂合金表面激光改性有機玻璃基保護涂層及其制備方法。

背景技術

鎂合金由于其具有高比強度、高比剛度，密度與人骨十分接近，良好的生物相容性使其在醫療器械中有非常好的應用前景。但是其耐腐蝕性能低，人體中降解太快限制了鎂合金的應用。為了減緩鎂合金的腐蝕進度，目前主要的表面改性技術有：等離子噴涂、溶膠凝膠、有機涂層覆膜和激光改性等。在激光加工過程中，為了防止材料在高溫過程中與空氣發生反應，通常采用的方法是在加工時通入適量的保護性氣體，如高純N₂、Ar或He。實際加工過程中，保護性氣體的流量和氣流方向的調控與激光加工功率、移動速度等技術參數應相匹配，如：流量過小或過大均不能起到有效保護作用，甚至可能導致加工失敗。此外，當采用氣體保護時，除需要對熔池進行保護，還需要對剛剛凝固冷卻的區域進行適當保護，以防止保護不足而發生表面氧化。

發明內容

發明目的：本發明的第一目的為提供一種有效防止鎂合金在激光改性過程中發生表面氧化和燒蝕的鎂合金表面激光改性有機玻璃基保護涂層，本發明的第二目的為提供該保護涂層的制備方法。

技術方案：本發明的鎂合金表面激光改性有機玻璃基保護涂層，保護涂層的成分包括聚甲基丙烯酸甲酯和二氧化硅，二氧化硅的質量百分比為10～16.8％，二氧化硅為非晶態。

本發明的鎂合金表面激光改性有機玻璃基保護涂層的制備方法，包括如下步驟：

(1)將鎂合金切割后，對鎂合金表面的氧化皮層進行打磨、粗化處理，用丙酮和水依次清洗，干燥，得鎂合金基材；

(2)將正硅酸乙酯和乙醇按1:0.8～1的體積比混合后，加入pH值為0.5～2的硝酸水溶液中，在室溫下超聲攪拌，靜置后得到澄清的SiO₂溶膠；

(3)按照每10ml有機溶劑稱量1～1.2g的聚甲基丙烯酸甲酯粉末，在超聲攪拌方式下將聚甲基丙烯酸甲酯粉末添加到有機溶劑中，攪拌直至聚甲基丙烯酸甲酯粉末完全溶解到有機溶劑中，得到溶解有聚甲基丙烯酸甲酯的有機溶劑；

(4)按照1:5～10的體積比，將SiO₂溶膠與溶解有聚甲基丙烯酸甲酯的有機溶劑進行混合，并超聲攪拌，得到混合溶液；

(5)將混合溶液涂覆在鎂合金基材表面，干燥，制得鎂合金表面激光改性有機玻璃基保護涂層。

進一步地，鎂合金激光改性有機玻璃基保護涂層厚度為0.5～1.5mm。

步驟(1)中，粗化處理為砂紙打磨或噴砂處理。步驟(1)中，鎂合金為Mg-Zn-Ca、Mg-Zn-Al或Mg-Mn-Al合金中的一種。

步驟(3)中，有機溶劑為甲苯、二甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷或四氫呋喃中的一種或者幾種。

步驟(5)中，涂覆采用浸漬提拉法或旋涂法。步驟(5)根據涂層的厚度的要求重復2～6次。

優選的，鎂合金激光改性有機玻璃基保護涂層厚度為1mm。