[发明专利]一种镁合金表面微弧氧化自组装化学镀镍涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料表面高耐蚀复合涂层防护技术领域，特别涉及一种镁合金表面微弧氧化自组装化学镀镍涂层及其制备方法。

背景技术

镁合金具有质量轻、强度高，抗冲击、耐磨、衰减性能好、高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。在有色金属材料的开发和应用前途方面具有重要的意义。然而，因为金属镁的电极电位很负，是一种比较活泼的金属，稳定性差，而差的耐腐蚀性能在很大程度上限制了它的工业应用。因此，改善镁合金的综合防护性能是推动其应用的关键所在。

微弧氧化技术由于其独特的优点成为镁合金最有前景的表面处理技术。但是，由于所形成的氧化膜是一种微孔结构，其自身的防护能力有限。因此，发展基于微弧氧化的复合涂层技术是实现镁合金综合防护性能的必然趋势。自组装技术是将金属或金属氧化物浸入含活性分子的稀溶液中，通过化学键吸附在基片上形成具有高有序性和取向性、高密度堆积、低缺陷及结构稳定的膜层。由于其耐蚀性良好，近年来已成为界面科学、材料科学等许多领域的研究热点。但由于自组装膜膜层较薄，其在不同腐蚀环境中的长效防护效果令人担忧，因此，在自组装后常要进行涂装处理。但是，自组装膜一般具有特殊的结构特性（分子头基，分子的烷基链以及分子的末端基团），例如，利用(CH₃O)₃Si-(CH₂)₃-SH作为自组装分子，其结构中含有(CH₃O)₃Si-和-SH 两个锚固基团，前者可与易氧化金属(Cu, Ti, Al)等有很强的结合力，后者与金属(Au, Ni, Ag)容易结合。因而，可将自组装膜作为中间体在镁合金表面微弧氧化膜和金属涂层之间进行化学键合。镁合金表面金属涂层主要通过化学镀镍获得。镁合金经过化学镀 Ni后，可大幅提高其耐蚀性和耐磨性。

综合以上分析，本专利提出研究具有良好结合力和腐蚀防护性能的微弧氧化自组装化学镀镍涂层的制备实用技术。从而避免涂层微观缺陷效应导致的防护失效，实现镁合金的高强综合防护性能，解决限制镁合金应用的防护瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种镁合金表面微弧氧化自组装化学镀镍涂层及其制备方法。

本发明的镁合金表面微弧氧化自组装化学镀镍涂层包括依次附着于镁合金表面的微弧氧化陶瓷层、自组装层和化学镀镍层；其中，微弧氧化陶瓷层为在经预处理后的镁合金表面通过微弧氧化而形成的陶瓷层；自组装层为微弧氧化陶瓷层在自组装溶液中进行浸渍，而后烘干形成；化学镀镍层是在微弧氧化自组装层的表面采用化学镀方法沉积的金属镍涂层。

制备该镁合金表面微弧氧化自组装化学镀镍涂层的具体步骤为：

(1)预处理

将镁合金依次用600#和1000#耐水磨砂纸逐级打磨、水洗，然后在碱性除油液中60~70℃下除油5~20分钟，再水洗，然后在丙酮中超声波清洗5~15分钟，去离子水清洗2~3次，冷风吹干备用；所述碱性除油液配方为：磷酸钠30~50g/L，氢氧化钠5~20g/L，硅酸钠30~35g/L。

(2)微弧氧化

将经步骤(1)处理后的镁合金放入微弧氧化电解液中作为阳极进行微弧氧化处理，阴极为不锈钢，采用脉冲微弧氧化方式，设置处理参数为：终止电压180~220伏特，氧化时间20~40分钟，脉冲频率50~200赫兹，占空比30~70%；所述微弧氧化电解液配方为：硅酸钠5~10g/L，氟化钠5~10g/L，氢氧化钠10~15g/L。

(3)自组装

将经步骤(2)微弧氧化处理后的镁合金放入蒸馏水中进行超声波清洗10分钟，烘干后放入配置好的自组装溶液中，于40~60℃恒温浸泡40~90分钟，再于80℃进行固化1~2小时；所述自组装溶液的配制方法为：将甲醇、γ-巯丙基三甲氧基硅烷和蒸馏水按体积比8:1:1混合，于40~60℃下搅拌3~4小时即制得澄清的自组装溶液。

(4)化学镀镍

将经步骤(3)处理后的镁合金浸入体积百分比浓度为5%的HF溶液中进行活化1~2分钟，水洗后浸入化学镀镍溶液中，于40~60℃恒温处理2~3小时，经干燥后即在镁合金表面获得均匀的微弧氧化自组装化学镀镍复合涂层；所述化学镀镍溶液的配制方法为：硫酸镍25~30g/L、次磷酸钠20~25g/L、焦磷酸钠50~55g/L，分别溶解之后充分混合，加去离子水稀释至90mL，之后加入三乙醇胺10mL。