[发明专利]一种镁合金表面微弧氧化/智能缓释结构一体化复合涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种镁合金表面微弧氧化/智能缓释结构一体化复合涂层的制备方法，属于金属表面处理技术领域。首先在镁合金表面形成一层致密的微弧氧化膜骨架结构，随后将带有微弧氧化膜(MAO)骨架结构的镁合金试样浸入改性水凝胶内，改性水凝胶负载缓蚀剂后，即在镁合金表面形成微弧氧化/智能缓释结构一体化复合涂层。本发明制备的与基体冶金结合的MAO膜，遏制破损边界处基体丝状腐蚀对涂层的剥离作用，同时微孔内水凝胶形成具有可靠力学保障的微纳缓释结构，长效地响应微区腐蚀而释放缓释剂，实现腐蚀自抑制。

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种镁合金表面微弧氧化/智能缓释结构一体化复合涂层的制备方法。

背景技术

镁合金结构件，尤其是承载件，长期服役可靠性仍难以保障，根源在于长期服役时涂层常会受外力作用发生破损，现有镁合金涂层腐蚀自修复能力有限，严重危害镁合金结构件的可靠性，制备具有破损处自修复功能的镁合金涂层是解决上述问题的关键所在。然而，传统镁合金涂层主要包括有机涂层、金属镀层及氧化膜层，这三类涂层与基体只能形成物理附着，腐蚀发生时容易使涂层剥离，显然，传统涂层破损后腐蚀规律决定其无法满足自修复涂层的需求。

智能缓释结构外部环境响应主要有pH响应、温度响应等，镁合金腐蚀时，碱性腐蚀产物可使微区pH值升高到10.3，基于pH响应设计镁合金涂层智能缓释结构最为可行。目前，基于pH响应的缓释结构只有智能响应缓释胶囊和刺激响应水凝胶，然而缓释胶囊结构尺寸大，在氧化膜内无法引入。水凝胶具有很好刺激响应缓释作用，但机械强度很差，无法在传统涂层结构内成功构建缓释结构，应用于自修复涂层必须寻求力学性能好的载体结构。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种镁合金表面微弧氧化/智能缓释结构(MAO/SRH)一体化复合涂层的制备方法，该方法首先制备与基体冶金结合的致密微弧氧化(MAO)膜，致密MAO膜具有微纳尺度的多孔结构，可为缓释结构提供具有力学保障的空间结构，在MAO膜微孔内形成智能缓释结构(SRH)，将使缓释结构更稳定。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种镁合金表面微弧氧化/智能缓释结构一体化复合涂层的制备方法，该方法首先在镁合金表面制备一层致密的微弧氧化膜(MAO)骨架结构，随后将带有微弧氧化膜(MAO)骨架结构的镁合金试样浸入改性水凝胶内，改性水凝胶负载缓蚀剂后，即在镁合金表面形成微弧氧化/智能缓释结构一体化复合涂层。

所述微弧氧化膜是将镁合金基体(作为阳极)放入微弧氧化电解液中进行微弧氧化后获得，其中：所述微弧氧化电解液组成为：磷酸钠4～18g/L，氢氧化钠3～12g/L，硼酸钠7～11g/L，其余为去离子水；所述微弧氧化过程的工艺参数为：母波电压为350～600V，子波电压为150V～200V，载波频率为1000～1500Hz，处理时间为40～60分钟。

所述致密的微弧氧化膜(MAO)的厚度为25～32μm，其为多孔陶瓷膜，孔隙率为30％～45％，孔径为1～6μm。

所述镁合金基体放入微弧氧化电解液之前要进行预处理，所述预处理的过程为：将镁合金基体表面依次进行打磨、抛光和除油处理，以去除基体表面氧化膜和杂质。

所述改性水凝胶的制备原料按重量份数计组成如下：

所述聚合溶液是由甲基丙烯酸烷基酯(n-AMA)和聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)混合组成，n-AMA和PEGMA的摩尔比为(3.5～7)：(1.5～6)；所述交联剂为四甘醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)；所述接枝改性剂为乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)。

所述改性水凝胶的制备过程为：首先在聚合溶液中添加交联剂，随后在添加交联剂的聚合溶液中再添加接枝改性剂，从而获得改性水凝胶；具体包括如下步骤：