CN103741126B - 一种镁合金表面自分层复合涂层的制备方法 - Google Patents
一种镁合金表面自分层复合涂层的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种镁合金表面自分层CeO2/TiO2复合涂层的制备方法，其解决了现有技术中制备工艺复杂、涂层效果差、附着性能差的问题。本发明制备方法包括以下步骤：首先对镁合金样品进行预处理的步骤；CeO2溶胶制备步骤；TiO2溶胶制备步骤；CeO2/TiO2溶胶的制备步骤：CeO2/TiO2复合涂层涂覆步骤。本发明制备方法实现了在镁合金AZ31B上一次涂覆就可以形成多涂层体系，CeO2/TiO2复合涂层一次成膜，消除层间界面，解决了薄膜附着力差的问题；本发明原料易得、成本低廉、没有使用任何有毒物质，整个制备过程绿色环保，且工艺简单，适合于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种镁合金表面凝胶法制备的自分层复合涂层及其制备方法。
背景技术
镁合金具有质量轻、比强度高、硬度高，良好的电磁屏蔽性能、切削加工性能和热成型性能，良好的导热性能、良好的生物相容性等特点，是开发新一代高科技材料的理想基体，因此，镁合金在汽车、电子、航空航天、国防军工、生物医用等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景，被称为21世纪“绿色工程材料”。随着镁的生产加工技术的发展和不断完善，镁合金材料己经成为继钢铁、铝合金之后的第三大金属结构工程材料，在全世界范围内得到迅猛的发展。
目前，针对提高镁合金耐腐蚀性能的表面处理方法主要有：化学转化膜法（包括铬酸盐、锡酸盐。磷酸盐等）、阳极氧化法、电镀法、有机涂层法等。铬酸盐转化膜中六价铬离子有剧毒，造成环境污染；锡酸盐、磷酸盐转化膜试样前处理过程复杂，对水和土壤有污染；阳极氧化设备要求高，耗能大；电镀法有毒，且处理困难，上述方法由于制备工艺中存在诸多问题，比如工艺参数不好控制、涂覆不均匀等，导致涂层与涂层之间存在多个界面，并存在大量缺陷，腐蚀物的渗透率很高，降低了防护涂层的防腐蚀效果。
综上所述，现有方法普遍存在涂覆效果差、工艺复杂、工艺成本高等问题。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种镁合金表面凝胶法制备的自分层复合涂层，该涂层消除了层与层之间的界面，提高涂层的防腐蚀性。
本发明技术方案包括：
一种镁合金表面自分层CeO2/TiO2复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
a、首先对镁合金样品进行预处理；
b、将硝酸铈按照5%的浓度在乙醇中溶解一段时间，加入火棉胶，搅拌、静置老化，得到CeO2溶胶；
c、将钛酸丁酯与乙酰丙酮按摩尔比为1:2搅拌螯合，加入溶剂乙醇，得到TiO2溶胶；
d、CeO2/TiO2溶胶的制备：将步骤b制备得到的CeO2溶胶和步骤c制备得到的TiO2溶胶按体积比1:1混合搅拌，老化24小时，得到CeO2/TiO2溶胶；
e、将CeO2/TiO2溶胶与三乙醇胺按照5:1体积比混合均匀并在镁合金表面进行涂覆、干燥、固化得到自分层CeO2/TiO2复合涂层。
所述步骤b中溶解1～3小时，加入3～8mL火棉胶，搅拌1～3小时，静置老化24小时。
所述步骤c中搅拌螯合2小时。
所述步骤b中溶解2小时，加入5mL火棉胶，搅拌2小时。
本发明所带来的有益技术效果：
本发明提出了一种镁合金表面自分层CeO2/TiO2复合涂层的制备方法，与现有技术相比，该制备方法实现了在镁合金AZ31B上一次涂覆就可以形成多涂层体系，CeO2/TiO2复合涂层一次成膜，消除层间界面，解决了薄膜附着力差的问题；
本发明制备得到的膜层致密、光滑、厚度均匀，与基体结合力好，具有较强的抗腐蚀性，
本发明原料易得、成本低廉、没有使用任何有毒物质，整个制备过程绿色环保，且工艺简单，适合于工业化生产。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步清楚、完整的说明：
图1为本发明制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步清楚、完整的说明：
本发明所选原料，除特别说明外，均可通过商业渠道购买得到。
实施例1：
本发明，结合附图1，一种镁合金表面自分层CeO2/TiO2复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、对镁合金样品进行预处理：
将镁合金AZ31B经过机械切割后，用200#、1200#号砂纸打磨至表面呈镜面，选NaOH进行除油处理，5%HF酸洗活化后，用蒸馏水清洗3次后晾干备用；
步骤2、CeO2溶胶的制备：
将硝酸铈（Ce(NO3)3）按照5%的浓度在乙醇中溶解搅拌一小时后加入3mL火棉胶，搅拌3小时后静置老化24小时，得到CeO2溶胶；
步骤3、TiO2溶胶的制备：
将钛酸丁酯与乙酰丙酮按摩尔比为1:2搅拌螯合2小时，加入乙醇为溶剂得到TiO2溶胶；
步骤4、CeO2/TiO2溶胶的制备：
将步骤2制备的CeO2溶胶和步骤3制备的TiO2溶胶按1:1体积比混合搅拌，老化24小时，得到CeO2/TiO2溶胶；
步骤5、在步骤4制备得到的CeO2/TiO2溶胶与三乙醇胺按照5:1体积比进行混合，再将步骤1预处理后的镁合金AZ31B基底在0.01%的植酸溶液中处理5秒钟，清洗烘干后在溶胶中浸渍、以10cm/h的速度提拉，并快速晾干，得到预处理膜；
步骤6、CeO2/TiO2自分层复合涂层的制备：
将步骤5中制备的预处理膜以升温速率为3℃/min，在400℃烧结1小时，得到CeO2/TiO2自分层复合涂层。
实施例2：
与实施例1不同之处在于：步骤2中，将硝酸铈（Ce(NO3)3）按照5%的浓度在乙醇中溶解搅拌3小时后加入8mL火棉胶，搅拌1小时后静置老化24小时，得到CeO2溶胶。涂膜后以升温速率为3℃/min，在400℃烧结1小时，得到CeO2涂层。
实施例3：
与实施例1不同之处在于：将钛酸丁酯与乙酰丙酮按摩尔比为1:2搅拌螯合2小时，加入乙醇为溶剂得到TiO2溶胶。涂膜后以升温速率为3℃/min，在400℃烧结1小时，得到TiO2涂层。
表1为本发明实施例3制备得到的CeO2/TiO2自分层复合涂层与现有技术中CeO2涂层、TiO2涂层的耐腐蚀性能比较：
表1
Claims (4)
1.一种镁合金表面自分层CeO2/TiO2复合涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a、首先对镁合金样品进行预处理；
b、将硝酸铈按照5%的浓度在乙醇中溶解一段时间，加入火棉胶，搅拌、静置老化，得到CeO2溶胶；
c、将钛酸丁酯与乙酰丙酮按摩尔比为1:2搅拌螯合，加入溶剂乙醇，得到TiO2溶胶；
d、CeO2/TiO2溶胶的制备：将步骤b制备得到的CeO2溶胶和步骤c制备得到的TiO2溶胶按体积比1:1混合搅拌，老化24小时，得到CeO2/TiO2溶胶；
e、将CeO2/TiO2溶胶与三乙醇胺按照5:1体积比混合均匀并在镁合金表面进行涂覆、干燥、固化得到自分层CeO2/TiO2复合涂层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤b中溶解1～3小时，加入3～8mL火棉胶，搅拌1～3小时，静置老化24小时。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤c中搅拌螯合2小时。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤b中溶解2小时，加入5mL火棉胶，搅拌2小时。
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