[发明专利]一种镁合金微弧氧化-电泳复合涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于镁合金表面处理技术领域，具体涉及一种镁合金微弧氧化-电泳复合涂层及其制备方法。

背景技术

镁合金具有密度小、比强度高、比刚度高、减震性能好、电磁屏蔽性能好等优点，在降低能源消耗、减少环境污染、实现轻量化等方面具有显著优势，因此被广泛地应用于汽车、电子、武器装备、国防军工、航空航天等领域。

然而，镁合金的标准电极电位极负，其耐蚀性很差，在大气中经自然氧化后表面形成的氧化膜疏松多孔，基本不具备保护作用，因此镁合金很容易受到腐蚀破坏，尤其是在特殊环境如高湿度、高温度、高盐分的复杂恶劣环境中，浓重的腐蚀气氛会对镁合金造成严重的腐蚀。

目前工业生产中镁合金的表面处理方法主要有阳极氧化、化学氧化、微弧氧化和电泳磷化等。

经阳极氧化或化学氧化处理后的镁合金经中性盐雾腐蚀试验测得其耐蚀时间≤100h，远低于500h以上的常规防腐蚀要求。

微弧氧化是在阳极氧化处理工艺基础上发展起来的一种以铝、镁、钛等阀金属或其合金为基体，在其表面制备陶瓷层的新方法。该方法通过微区的瞬间高温烧结作用在基体的表面原位生长出一层氧化物陶瓷层；该陶瓷层与基体的结合牢固，其耐蚀性和耐磨性等性能优良，能够满足一般环境中的耐蚀性要求，但在高温高湿等特殊环境中，其耐蚀性与实际生产需要还有较大的差距。

电泳磷化工艺能够使镁合金的耐蚀性显著提高。2007年第1期的《江苏大学学报》由连建设等人发表的“镁合金表面的锌系磷化及阴极电泳”公开了一种先在镁合金表面制备一层锌系磷化膜，然后在磷化膜上进行阴极电泳处理制备复合涂层的方法，利用该方法制备的复合涂层能耐1000h的盐雾腐蚀。但是这种电泳磷化工艺过程复杂，废水排放量大，对环境污染严重。

研究发现，以微弧氧化工艺替代电泳磷化工艺，可以提高镁合金的耐蚀性，微弧氧化的氧化物陶瓷层与电泳沉积层有很高的结合力，并且能够简化电泳工艺的工序。

在2009年第4期《材料研究学报》由杨巍等人发表的“镁合金微弧电泳复合膜层的微观结构和抗腐蚀性能”公开了一种将镁合金进行微弧氧化-电泳处理制备复合膜层的方法。该方法制备的复合膜层中陶瓷层与电泳沉积层的结合力高，能耐800h的盐雾腐蚀；但是其综合性能不及电泳磷化工艺制备的复合涂层，并且对于提高镁合金的耐湿热性和耐航空油浸泡等性能并未涉及。

公开号为CN101376973A的中国专利提供了一种真空溅镀结合电泳涂装加工微弧氧化铝、镁、钛等工件的方法。该方法先对铝、镁、钛等工件进行微弧氧化得到陶瓷层，然后进行真空溅镀处理，使陶瓷层表面获得导电镀层，并采用不同颜色的电泳涂料进行电泳处理，使工件具有彩色外观，兼具陶瓷效果和透彩效果，具有较强的金属质感；但是该发明对于提高铝、镁、钛等工件的耐蚀性和耐湿热性等性能并未涉及。

公开号为CN101376974A的中国专利提供了一种微弧氧化工件真空溅镀防电磁干扰薄膜结合电泳涂装加工的方法。该方法通过真空溅镀处理，在微弧氧化陶瓷涂层表面获得防电磁干扰性和可导电性的镀层，再对该镀层进行电泳涂装处理，使铝、镁、钛等工件兼具陶瓷、透彩和防电磁干扰效果；但是该发明对于提高铝、镁、钛等工件的耐蚀性和耐湿热性等性能并未涉及。

公告号为CN100588755C的中国专利提供了一种镁合金微弧电泳复合表面处理的方法。该方法首先将待处理的镁合金工件置于硅酸盐系电解液中进行微弧氧化处理，待镁合金工件表面形成陶瓷层后，再将工件浸入去离子水中，用超声波清洗器进行清洗，最后对工件进行电泳处理，最终形成复合涂层。该发明简化了常规电泳工艺的工序，减少了环境污染，制备的复合涂层能耐700h的盐雾腐蚀试验。但是其综合性能不及磷化后电泳的复合涂层；并且该发明对于提高镁合金的耐湿热和耐航空油浸泡等性能并未涉及。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种制备工艺简单、生产成本低廉、适于大规模工业化生产的镁合金微弧氧化-电泳复合涂层。该复合涂层具有优异的综合性能，能够完全满足目前我国国防军工、航空航天、武器装备等领域对镁合金涂层耐腐蚀、耐湿热、耐航空油浸泡、耐冲击及结合强度等性能的要求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种镁合金微弧氧化-电泳复合涂层，由经微弧氧化处理后覆于镁合金表面的陶瓷层和经电泳处理后沉积于所述陶瓷层表面的沉积层组成，其特征在于，所述陶瓷层的厚度为15μm～35μm，表面粗糙度Ra为2.0μm～4.5μm，孔隙率为15％～40％；所述沉积层的厚度为20μm～45μm。