[发明专利]一种轻金属及其合金表面复合涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于轻金属表面改性技术领域，涉及轻金属及其合金表面复合涂层的制备方法，特别是一种具有耐蚀、耐磨和导电复合涂层的制备方法，具体为一种轻金属及其合金表面复合涂层的制备方法。 

  

背景技术

当前，资源和环境已成为人类可持续发展的首要问题，而轻金属及其合金，具有较低的密度和较高的强度，在交通、电子通讯、航空航天、国防军工等领域具有极其广阔的应用前景。然而，这些轻金属及其合金存在致命的弱点，使其在应用领域受到极大的限制，如镁合金的耐蚀、耐磨性能差、铝合金耐高温性能差、钛合金焊接性能差等。 

近年来，微弧氧化（MAO）技术因其相对于传统阳极氧化膜的涂层结构可设计性及其性能优势，已成为镁、铝、钛及其合金表面处理的主要手段之一。该技术可有效提高基体的耐蚀、耐磨、耐高温等性能，但由于形成多孔且具有陶瓷性质的膜层而致使耐蚀、耐磨及导电性能不够理想，使得经过微弧氧化处理的轻金属及其合金在某些特殊应用领域受到限制，如既要耐磨性又具有导电性或既要耐蚀性又具有导电性能的器件。 

申请号201310181678.X “一种具有导电性的复合陶瓷层的制备方法”，采用微弧氧化技术在轻金属（Al、Mg、Ti）试样表面制备陶瓷层，再采用磁控溅射技术沉积氮化钛涂层，以实现微弧氧化陶瓷层的导电性能。但其仅仅提到在微弧氧化陶瓷层表面通过磁控溅射技术制备氮化钛涂层，未涉及其它涂层和其它技术制备复合涂层。 

申请号201210175759.4“一种加弧辉光离子渗镀镁合金板的方法”，采用加弧辉光离子渗镀的方法在镁合金表面制备渗镀层。但其为单一涂层，硬度低（100HV），耐蚀、耐磨性能较差。 

申请号201010191754.1“镁合金表面制备高耐蚀性自封孔陶瓷涂层的溶液及其应用”，在恒流和恒压工作方式下，采用微弧氧化技术在镁合金表面制备高耐蚀性自封孔陶瓷涂层。但其陶瓷涂层不具有导电性能。 

申请号201310259512.5“一种提高镁合金或铝合金氧化膜耐腐蚀性能的表面处理液及处理方法”，将微弧氧化和阳极氧化处理过的镁合金或铝合金进入聚苯乙烯和马来酸酐接枝聚苯乙烯的四氢呋喃溶液中，制备氧化膜-聚苯乙烯复合涂层，提高镁合金或铝合金的耐腐蚀性能。但其复合涂层耐磨性较差，不具有导电性能。 

申请号201310081950.7“一种通过纳米石墨提高镁合金微弧氧化膜耐磨性的方法”，通过在原有硅酸盐体系电解液配方中加入纳米石墨颗粒，采用微弧氧化技术在镁合金表面制备耐磨涂层。但其在微弧氧化膜层中引入导电介质石墨，将降低膜层的耐蚀性能，并且膜层单一，对提高镁合金微弧氧化膜的耐磨、耐蚀性能有限。 

  

发明内容

本发明正是针对以上技术问题，提供一种可解决轻金属及其合金制品在某些应用领域既要具有耐蚀、耐磨性能，又具有导电性的要求的轻金属及其合金表面复合涂层的制备方法。 

本发明的具体技术方案如下： 

一种轻金属及其合金表面复合涂层的制备方法，其使用微弧氧化技术，还使用多弧离子镀技术、辉光等离子渗金属技术、弧辉离子渗镀技术。该方法具有三种方式：

第一在轻金属及其合金表面获得微弧氧化陶瓷膜后，清洗处理，采用多弧离子镀技术，制备微弧氧化膜-镀层复合涂层。

第二在轻金属及其合金表面获得微弧氧化陶瓷膜后，清洗处理，采用辉光等离子渗金属技术，制备微弧氧化膜-渗层复合涂层。 

第三在轻金属及其合金表面获得微弧氧化陶瓷膜后，清洗处理，采用弧辉离子渗镀技术，制备微弧氧化膜-渗镀层复合涂层。 

更具体表述为：该制备方法包括三种具体方式，第一种轻金属及其合金表面复合涂层的制备方法，该制备方法包括微弧氧化技术和多弧离子镀技术，最后得到微弧氧化膜-镀层复合涂层；其具体包括以下具体步骤：首先在轻金属及其合金表面，采用微弧氧化技术获得微弧氧化陶瓷膜后，进行清洗处理，然后采用多弧离子镀技术，在微弧氧化陶瓷膜的表面沉积金属层，然后形成轻金属及其合金基体和镀层的复合涂层，使复合涂层满足耐蚀、耐磨及导电性能的要求。这种复合涂层结合强度高，整个工艺过程简单，环境友好。所述的多弧离子镀技术，是指采用电弧放电的方法，在固体的阴极靶材上直接蒸发金属，蒸发物是从阴极弧光辉点放出的阴极物质的离子，从而实现微弧氧化膜表面合金化的表面技术。