[发明专利]一种提高镁合金阴极电泳涂层耐磨性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高镁合金有机涂层耐磨性能的方法，通过添加硅烷改性的纳米硬质粉粒到阴极电泳漆中，使无机的陶瓷硬颗粒和软的电泳涂层均匀的沉积到镁合金基体的表面，形成软硬配合优异、与基体不形成电偶对、制备工艺环保的耐磨耐蚀涂层体系。

背景技术

镁合金作为最轻的结构工程材料，具有比重轻、比强度高，电磁屏蔽能力强、易回收等一系列优点，广泛应用于汽车工业，航空航天、武器装备、3C电子产品。但镁合金化学活性高，易腐蚀，原因是其电极电位极低，是所有结构金属中最低的材料，有时还用镁合金作牺牲阳极。因此绝大部分的镁合金部件使用前都要进行相应的表面处理，主要增强其耐蚀性能。通常采用有机涂层作为最终的防护层。申请人之前曾通过在镁合金表面硅烷预处理增强阴极电泳复合涂层与基体的结合力，从而使镁合金耐腐蚀性能大大提高，详细情况见专利[张津，孙智富.一种提高镁合金耐蚀性的表面处理方法[P].CN200510057166.8，2006-2-22.]，[张津，吴超云，黄福祥，等.硅烷增强镁合金阴极电泳耐蚀涂层的方法[P].CN200610095111.0，2007-3-28.].

但即使如此，作为结构件的镁合金在运输过程中或在使用过程中也难免会和相对硬的物质碰撞或接触，如笔记本电脑外壳或手机外壳，常常会受到长期间的微动摩擦磨损，在一些外部作业的环境中，常常因为飞砂走石、灰尘摩擦等问题易造成涂层的损坏，不但影响外观，严重的还会导致涂层剥落丧失对镁合金的保护。因此对于这类似的部件急需耐蚀耐磨涂层加以保护。以往的涂层保护主要在解决其耐蚀的问题上，实用的主要是化学转化膜处理后进行喷漆涂装表面处理。就耐蚀耐磨的涂层主要是通过镁合金微弧氧化后再进行封孔处理。微弧氧化后镁合金的表面生成氧化镁，具有极高的硬度，虽然可以在一定程度提高其耐磨性和耐腐蚀性，但微弧氧化涂层脆性较大，不抗冲击；也有进行热喷涂的方式对镁合金表面喷涂氧化铝或其他陶瓷涂层，还有通过热化学反应法制备氧化铝或氧化硅涂层，但这两种方法制备的陶瓷涂层始终存在一定的孔隙，因此其耐蚀性能又会受到一定的影响。

目前，提高有机涂层耐磨性能的方法主要是添加助剂或光稳定剂来减少光对涂层的破坏，这种方法主要解决涂层的失光粉化而导致的耐磨性能差的问题，如专利CN101445696A通过向聚氨酯清漆添加2％～10％的抗刮助剂，从而提高涂层的光稳定性能和耐磨性，这种方法缺点在于对机械摩擦造成的涂层破坏防护效果较差。

针对改善镁合金有机涂层的抗机械摩擦性能的相关专利鲜见报导，日本专利JP2004329050提出采用添加陶瓷颗粒提高镁合金丙烯酸涂层的抗腐蚀性能，且涂层呈无色透明状，然而其中并未提及耐磨性能的研究。专利CN 1554704A中则提出陶瓷SiO₂颗粒溶胶可以改善革用聚氨酯材料的力学性能。之后有文献报道通过添加陶瓷硅酸盐粉体提高了碳钢表面硅烷膜层的耐摩擦性能[SUEGAMAP H，RECCO A A C，TSCHIPTSCHIN A P，et al.Influence of silica nanoparticles added to an organosilane film on carbon steel electrochemical and tribological behaviour[J].Prog Org Coat，2007，60(2)：90-98.]。将添加陶瓷粉体颗粒的思路引入镁合金有机涂层的耐磨性能研究，通过添加硬度较大的Al₂O₃，SiO₂或SiC等陶瓷粉体提高镁合金阴极电泳涂层的耐磨性能。众所周知，微小的陶瓷颗粒极易发生团聚，因此如何使得陶瓷粉体均匀地分散于阴极电泳漆并能电沉积到镁合金表面是本发明的关键。

发明内容

本发明的目的是针对镁合金阴极电泳涂层耐蚀性能优异，而抗摩擦性能较差的问题，通过添加陶瓷粉体颗粒改善阴极电泳涂层的耐磨性能。

本发明一种提高镁合金阴极电泳涂层耐磨性能的方法，包括如下步骤：

(1)镁合金试样预处理，步骤如下：

碱洗除油；

去离子水冲洗；

超声波酸洗除表面氧化皮；

去离子水冲洗；

其中，碱洗主要采用NaOH和Na₃PO₄混合溶液；酸洗则采用CH₃COOH和NaNO₃混合溶液；