[发明专利]一种镁合金表面耐蚀导电涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种镁合金表面耐蚀导电涂层及其制备方法，所述镁合金为常用的商业化AZ系、ZK系、WE系等铸态、轧制态、挤压态镁合金；所述耐蚀导电涂层为同时含有ATO、PANI和Graphene的双层结构复合涂层，内层是掺杂ATO的硅酸盐基微弧氧化层，外层是由循环伏安法制备的含有PANI和Graphene的电化学沉积层，涂层厚度为8.5～20.6μm。所述制备方法包括机械研磨、搅拌摩擦加工、微弧氧化、循环伏安、退火处理。经本发明所述方法制备的外表面包覆有耐蚀导电涂层的镁合金可用于军用电子装备领域。

技术领域

本发明属于金属材料表面改性技术领域，具体涉及到一种镁合金表面耐蚀导电涂层及其制备方法。

背景技术

镁合金作为最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度和比刚度高、易切削加工、导电导热性好、阻尼减震性优、可电磁屏蔽、便于回收利用等优点，在国防和军工领域具有广阔应用前景。但是，镁合金化学性质十分活泼，其表面自发形成的氧化镁薄膜疏松多孔，极易在大气环境或腐蚀介质中发生溶解而失去结构完整性，导致其在服役过程中因力学支撑作用下降而失效。因此，需要对镁合金进行表面改性以提高其耐蚀性能。

镁合金表面常见的防护涂层根据材质的不同可以分为金属涂层、有机高分子涂层和无机非金属涂层。其中，金属涂层具有强度高、耐磨损、可导电的特点，但易与镁合金基体形成微电偶，使电位较低的镁合金基体作为阳极而加速腐蚀，其腐蚀防护效果十分有限。实际使用中往往采用有机高分子涂层和无机非金属涂层，前者具有阻隔、耐蚀、柔软、润滑的特点，但其力学强度不高；后者具有硬度大、强度高、稳定性好的特点，但其塑性变形能力较差。可见，单一类型的涂层很难适应镁合金复杂多变的服役环境，利用不同类型涂层之间的协同效应，可以制备综合性能更优的复合涂层，这已成为镁合金表面腐蚀防护技术的发展趋势。

近年来，武器装备轻量化的发展思路日益受到人们重视，这对镁合金提出了愈发迫切的应用需求。镁合金在导弹导引头天线壳体、雷达天线等军用电子装备中应用的可行性较高，其要求镁合金表面涂层同时具备耐蚀和导电的双重功能。目前镁合金表面防护涂层大多是电绝缘的，它们在提高镁合金耐蚀性能的同时降低了表面导电性。发明人在专利(专利号：ZL 201910242624.7)中提出了一种镁合金表面导电耐蚀聚苯胺/铁复合涂层及其制备方法，实现了在不破坏镁合金表面导电性的基础上，提高了其耐蚀性能。但是，该发明专利仍存在一定不足：(1)所述聚苯胺/铁复合涂层在腐蚀降解过程中会溶出铁粉，后者与镁合金基体接触后会形成电偶腐蚀而加速镁合金基体的溶解，这对长期防护效果不利；(2)所述旋涂法制备的聚苯胺/铁复合涂层中，铁粉与聚苯胺粉易发生团聚，从而破坏涂层导电的均匀性。因此，需要进一步为镁合金开发耐蚀性更优、导电性更好的涂层。

研究表明，氧化锡锑(ATO)具有良好的导电性、透明性、化学稳定性，是抗静电涂料、抗静电纤维、抗静电塑料等产品的重要原材料；聚苯胺(PANI)是一种新型导电聚合物，可弥补常见高分子电绝缘的缺点，并且聚苯胺具有优异的耐腐蚀性能，可用于金属防护领域；石墨烯(Graphene)是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工等方面具有重要的应用前景。因此，基于不同组元之间的协同效应，通过合适的表面改性工艺在镁合金表面制备含有ATO、PANI和Graphene的复合涂层，能够同时提高镁合金的耐蚀性和导电性。

发明内容

本发明针对传统镁合金防护涂层无法同时满足耐蚀性和导电性要求的难题，提供了一种耐蚀导电涂层及其制备方法。所述镁合金为常用的商业化AZ系、ZK系、WE系等铸态、轧制态、挤压态镁合金；所述耐蚀导电涂层为同时含有ATO、PANI和Graphene的复合涂层，该涂层为双层结构，内层是掺杂ATO的硅酸盐基微弧氧化层，外层是由循环伏安法制备的含有PANI和Graphene的电化学沉积层；所述制备方法包括机械研磨、搅拌摩擦加工、微弧氧化、循环伏安、退火处理。