[发明专利]一种轻质合金表面防护涂层的制备方法

权利要求书

1.一种轻质合金表面防护涂层的制备方法，其特征在于：首先，利用冷喷涂方法在轻质合金表面制备纯铝涂层，作为防护涂层的底层；然后，对纯铝涂层进行表面抛光和阳极氧化，在纯铝涂层的表面制备氧化铝薄膜，作为防护涂层的表层；其中，所述的轻质合金为镁合金、钛合金或铝合金。

2.按照权利要求1所述的轻质合金表面防护涂层的制备方法，其特征在于，采用纯铝或超纯铝粉末，在轻质合金表面制备纯铝涂层，利用高速气流将Al粉末直接喷涂于轻质合金表面，通过控制喷涂参数：喷射距离5～50mm、气体压强0.5～5.0MPa、气体温度为260～520℃、气流流量为10～30g/s、粉末粒度为1～50μm，铝粉纯度≥99.8wt%，使纯铝粉末沉积在轻质合金的表面上，形成均匀分布的纯铝涂层，作为防护涂层的底层。

3.按照权利要求1所述的轻质合金表面防护涂层的制备方法，其特征在于，抛光采用机械、电解或化学抛光的方法，要求粗糙度Ra：0.3～1.6。

4.按照权利要求1所述的轻质合金表面防护涂层的制备方法，其特征在于，阳极氧化为在阳极氧化装置中进行处理，对轻质合金表面纯铝涂层进行阳极氧化时，以纯铝涂层为阳极，置于电解质溶液中进行通电处理，利用电解作用使其表面形成氧化铝薄膜的过程；经过阳极氧化处理，纯铝涂层表面能生成性能优异的氧化铝薄膜，其抗腐蚀性能远好于铝合金阳极化后形成的氧化铝薄膜，尤其适合于大规模集成电路设备，使其在强腐蚀和等离子轰击环境下保持超洁净。

5.按照权利要求1所述的轻质合金表面防护涂层的制备方法，其特征在于，阳极氧化采用的装置包括氧化电源、导电杆、氧化工件、电解质溶液、酸泵、热交换器、冷冻机，氧化电源通过导电杆连接氧化工件轻质合金表面的纯铝涂层，氧化工件置于电解质溶液中，电解质溶液通过酸泵与热交换器、冷冻机连接：盛装电解质溶液的电解槽通过两个管路与热交换器连通，其中一个管路上设置酸泵，利用酸泵将电解质溶液泵入电解槽内，交换器通过管路与冷冻机连通。

6.按照权利要求1所述的轻质合金表面防护涂层的制备方法，其特征在于：阳极氧化工艺条件如下：

阳极氧化工艺参数：游离硫酸，160～180 g/L；铝离子，1～5g/L；温度，19～21℃；电流密度，1.3～1.4 A/dm²；阳极氧化后，在纯铝涂层表面形成A1₂O₃薄膜，氧化铝薄膜厚度为3～300微米。

7.按照权利要求1所述的轻质合金表面防护涂层的制备方法，其特征在于，对氧化铝薄膜进行封闭处理，处理的方法为：高温水化反应封闭、无机盐封闭或有机物封闭法。

8.按照权利要求2所述的轻质合金表面防护涂层的制备方法，其特征在于，采用纯铝粉末或超纯铝粉末，在轻质合金表面制备纯铝涂层的装置，具有进气管、加热器、送粉器、超音速喷嘴，进气管的一端与高压气源连接，进气管的另一端分别经送粉器和加热器与超音速喷嘴相连接，进气管置于加热器中的部分为螺旋形结构，轻质合金表面与超音速喷嘴出口相对。

9.按照权利要求2所述的轻质合金表面防护涂层的制备方法，其特征在于，采用纯铝粉末或超纯铝粉末，在轻质合金表面制备纯铝涂层的过程中，高压气源的压缩气体分两路，一路进入送粉器，作为载体将粉末引入超音速喷嘴；另一路进入加热器，气体经过预热后进入超音速喷嘴，在超音速喷嘴的进气口，两路气体在进气口混合形成气-固双相流；气-固双相流在超音速喷嘴的收缩段加速至音速，而后通过喉部在超音速喷嘴的扩张段继续膨胀加速，气-固双相流在超音速喷嘴的出口处达到超音速，气-固双相流喷射到轻质合金的表面，利用高速气流将粉末沉积在轻质合金的表面，铝粉末与轻质合金表面碰撞发生严重的塑性变形粘接于轻质合金表面，后继的高动能颗粒重复这一过程而形成纯铝涂层；高压气源的压缩气体为空气、氮气或者氦气。