CN116535884B - 镁锂合金表面致密防腐耐磨SWF/LDHs复合涂层及制备方法 - Google Patents
镁锂合金表面致密防腐耐磨SWF/LDHs复合涂层及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种镁锂合金表面致密防腐耐磨SWF/LDHs复合涂层及制备方法,属于涂层技术领域。本发明的制备方法是:去除镁锂合金表面氧化膜得到预处理后的镁锂合金;以反应釜为反应容器,以水为蒸汽源,水面上方放置预处理后的镁锂合金,在100‑150℃下进行原位蒸汽反应,反应完成后,得到镁锂合金表面含有的SWF涂层;以Al(NO3)3作为反应溶液,调节pH为10‑13,以镁锂合金表面含有的SWF涂层为前驱体膜层,80‑140℃下水热反应得到镁锂合金表面致密防腐耐磨SWF/LDHs复合涂层。采用本发明的方法在镁锂合金表面生成了致密且完整的SWF/LDHs复合膜层,可有效改善镁锂合金的耐蚀、耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及涂层技术领域,更具体的涉及一种镁锂合金表面致密防腐耐磨SWF/LDHs复合涂层及制备方法。
背景技术
能源和环境污染是21世纪世界各国面临的两大难题。镁锂合金是实现轻量化的理想材料,在减重和节能减排方面应用前景广阔。然而,其活泼的化学性质和较差的耐蚀耐磨性严重制约了其广泛应用。采用适当的表面防护技术来提高镁锂合金的耐蚀性及耐磨性至关重要。近年来,插层结构类型的材料以其具有多元化的结构和容易可调控等优点,已被作为一种环境友好型的保护材料应用在合金材料的防腐领域。
层状双氢氧化物(LDHs)具有独特的层状结构和层间阴离子可交换等特性,在镁锂合金表面用作保护涂层有很大的潜力。目前在镁锂合金表面直接制备LDHs涂层的研究报道较多,但涉及耐磨性的研究甚少。由于单一的LDHs涂层通常较为疏松且厚度薄,腐蚀溶液易渗入涂层内部,这将导致LDHs涂层失去对基底的保护作用,因而单一LDHs涂层的耐蚀效果不甚理想且不具备长期耐蚀性。此外,单一的LDHs涂层耐磨性能也十分有限,故依旧无法被实际应用。因此研究新型有效的方法进一步提高镁锂合金的耐蚀及耐磨性能具有重大意义。
发明内容
针对以上问题,本发明提供了一种镁锂合金表面致密防腐耐磨SWF/LDHs复合涂层及制备方法,采用本发明的方法在镁锂合金表面生成了致密且完整的SWF/LDHs复合膜层,可有效改善镁锂合金的耐蚀、耐磨性。
本发明的第一个目的是提供一种镁锂合金表面致密防腐耐磨SWF/LDHs复合涂层的制备方法,按照以下步骤进行制备:
步骤1、去除镁锂合金表面氧化膜得到预处理后的镁锂合金;以反应釜为反应容器,以水为蒸汽源,水面上方放置预处理后的镁锂合金,在100-150℃下进行原位蒸汽反应,反应完成后,得到镁锂合金表面含有的SWF涂层;
步骤2、以Al(NO3)3作为反应溶液,调节pH为10-13,以镁锂合金表面含有的SWF涂层为前驱体膜层,80-140℃下水热反应得到镁锂合金表面致密防腐耐磨SWF/LDHs复合涂层。
优选的,步骤1中,原位蒸汽反应的反应时间为3-12h。
优选的,步骤1中,水面与预处理后的镁锂合金的距离为3-4cm。
优选的,步骤1中,水占反应釜的体积的15%-30%。
优选的,步骤2中,水热反应的反应时间为10-36h。
优选的,步骤2中,水热反应的反应时间为18-30h。
优选的,步骤2中,Al(NO3)3的浓度为0.05-0.1M。
本发明的第二个目的是提供上述制备方法制备得到的镁锂合金表面致密防腐耐磨SWF/LDHs复合涂层。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
在LA43M镁锂合金表面制备得到蒸汽膜(SWF),并依此作为前驱体膜层,以碱性Al(NO3)3溶液作为水热溶液对前驱体膜层SWF进行水热处理,在水热反应过程中,SWF中的MgO、Mg(OH)2更易溶解提供Mg2+,Mg2+进入碱性溶液,在反应过程中相比于镁锂合金表面直接生成LDHs膜层更容易,生成的膜层更致密。
同时,通过水热处理后,SWF中的微孔和裂纹等缺陷被后续生长的LDHs有效封闭,且LDHs纳米片的尺寸增大,生长更加致密,使得整个膜层的厚度和致密度显著提升,生成致密且完整的SWF/LDHs复合膜层。且由于LDHs密封了SWF中的微孔及裂纹,在腐蚀溶液中可起到良好的物理阻隔作用及离子交换作用能力,显著提高了SWF及合金基体的耐蚀性能。另一方面,所获得的SWF/LDHs复合涂层与基体结合牢固,且由于LDHs层状纳米片结构的存在,在摩擦磨损过程中可起到有效的减磨、润滑效果,也能使基体的耐磨性显著改善。
此外,本发明在可以有效改善LA43M镁锂合金耐蚀性、耐磨性的前提下,还具有简单环保、操作便捷,成本低廉等优势,可以为LA43M镁锂合金的广泛应用提供参考。
附图说明
图1为LA43M镁锂合金现有LDHs涂层的表面(a)及截面形貌(b)。
图2为实施例1中所制备前驱体SWF的表面(a)及截面形貌(b)。
图3为实施例1中SWF/LDHs复合涂层的表面(a)及截面形貌(b)。
图4为实施例2中SWF/LDHs复合涂层的表面(a)及截面形貌(b)。
图5为实施例3中SWF/LDHs复合涂层的表面(a)及截面形貌(b)。
图6为实施例1、LDHs及LA43M镁锂合金基体的极化曲线。
图7为实施例2中的SWF/LDHs复合涂层的摩擦系数。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
步骤1:选用尺寸为25mm×25mm×3mm的LA43M镁锂合金薄片,采用水砂纸400#、800#、1500#、2000#、3000#、5000#对试样依次进行打磨,以除去试样表面的氧化膜,用去离子水将试样冲洗干净后放入无水乙醇中用超声波清洗12min,取出后用去离子水冲洗后吹干,得到预处理后的LA43M镁锂合金,备用。
步骤2:量取5mL的去离子水置于25mL水热合成反应釜内胆的底部,作为蒸汽源,并在其上方固定一个支架,并保持水面与支架的距离为4cm,将预处理后的LA43M镁锂合金试样放在支架上方,将反应釜转移至恒温鼓风干燥箱中以4℃/min的速率加热至120℃,进行原位蒸汽预处理,并在该温度下保温6h,待反应结束后,取出空冷至室温,将试样用去离子水冲洗并冷风吹干,LA43M镁锂合金表面含有SWF涂层,记为SWF-1;
图2为所得SWF-1涂层试样的表面(a)及截面形貌(b),所得SWF涂层较为致密、均匀、微孔少、厚度约3.5μm。需要说明的是,本发明图1-图5的b图中所提及的树脂指的是用来镶嵌金相样品的材料。
步骤3、采用101-1BS恒温鼓风干燥箱及聚四氟乙烯水热反应釜对SWF-1试样进行水热处理。具体步骤如下:
配置0.05MAl(NO3)3溶液作为反应溶液,并使用NaOH溶液将pH调节12.3。将步骤二中预处理好的SWF-1倾斜放置于聚四氟乙烯反应釜内胆中,逐滴加入浓度为0.05M的Al(NO3)3溶液直至溶液浸没SWF-1试样。将聚四氟乙烯反应釜转移至恒温鼓风干燥箱中以3℃/min的速率加热至100℃,保温时间为18h,制备SWF/LDHs复合涂层,待反应结束后,取出空冷至室温,将样品用去离子水清洗干净,冷风吹干。将制备得到的试样标记为SWF/LDHs-1。
图3为所得SWF/LDHs-1复合涂层的表面(a)及截面形貌(b),相较于图1单一LDHs涂层,SWF/LDHs复合膜层的致密性、厚度大幅提升,厚度约8μm。
如图6所示,本实施例具有比镁锂合金基体更正的腐蚀电位和更低腐蚀电流密度,耐蚀性能优于镁锂合金基体及LDHs涂层。
实施例2
步骤1、选用尺寸为25mm×25mm×3mm的LA43M镁锂合金薄片,采用水砂纸400#、800#、1500#、2000#、3000#、5000#对试样依次进行打磨,以除去试样表面的氧化膜,用去离子水将试样冲洗干净后放入无水乙醇中用超声波清洗10min,取出后用去离子水冲洗后吹干,得到预处理后的LA43M镁锂合金备用。
步骤2、采用101-1BS恒温鼓风干燥箱及聚四氟乙烯水热反应釜对LA43M镁锂合金进行蒸汽处理。量取4mL的去离子水置于水热合成反应釜内胆(25ml)的底部,作为蒸汽源,并在其上方固定一个支架,并保持水面与支架的距离为3cm。将步骤1中预处理后的LA43M镁锂合金薄片放在支架上方,组装好聚四氟乙烯反应釜后,将其转移至恒温鼓风干燥箱中以4℃/min的速率加热至120℃,保温时间为9h,制备SWF涂层,待反应结束后,取出空冷至室温,将样品用去离子水清洗干净,冷风吹干。将制备得到的试样标记为SWF-2。
步骤2、采用101-1BS恒温鼓风干燥箱及聚四氟乙烯水热反应釜对SWF-2进行水热处理。具体步骤如下:
配置0.05MAl(NO3)3溶液作为反应溶液,并使用NaOH溶液将pH调节至11.8。将步骤2中获得的SWF-2薄片倾斜放置于聚四氟乙烯反应釜内胆中,逐滴加入浓度为0.05M的Al(NO3)3溶液直至溶液浸没SWF-2试样。将聚四氟乙烯反应釜转移至恒温鼓风干燥箱中以4℃/min的速率加热至100℃,保温时间为24h,制备MgAl系SWF/LDHs复合涂层,待反应结束后,取出空冷至室温,将样品用去离子水清洗干净,冷风吹干。将制备得到的试样标记为SWF/LDHs-2。
图4为所得复合涂层SWF/LDHs-2的表面(a)及截面形貌(b)。由图4可见,获得的SWF/LDHs复合涂层致密均一,并与基体结合牢固,且厚度约10μm。
如图7所示,本实施例所得SWF/LDHs-2复合涂层、LA43M镁锂合金及LDHs涂层室温干摩擦条件下的摩擦系数曲线,可见SWF/LDHs-2复合涂层的耐磨性能远优于镁锂合金基体及LDHs涂层。
实施例3
步骤1、选用尺寸为25mm×25mm×3mm的LA43M镁锂合金薄片,采用水砂纸400#、800#、1500#、2000#、3000#、5000#对试样依次进行打磨,以除去试样表面的氧化膜,用去离子水将试样冲洗干净后放入无水乙醇中用超声波清洗10min,取出后用去离子水冲洗后吹干,得到预处理后的LA43M镁锂合金备用。
步骤2、采用101-1BS恒温鼓风干燥箱及聚四氟乙烯水热反应釜对LA43M镁锂合金进行蒸汽处理。量取4mL的去离子水置于水热合成反应釜内胆(25ml)的底部,作为蒸汽源,并在其上方固定一个支架,并保持水面与支架的距离为3cm。将步骤1中预处理后的LA43M镁锂合金薄片放在支架上方,组装好聚四氟乙烯反应釜后,将其转移至恒温鼓风干燥箱中以4℃/min的速率加热至120℃,保温时间为9h,制备SWF涂层,待反应结束后,取出空冷至室温,将样品用去离子水清洗干净,冷风吹干。将制备得到的试样标记为SWF-3。
步骤3、采用101-1BS恒温鼓风干燥箱及聚四氟乙烯水热反应釜对SWF-3进行水热处理。具体步骤如下:
配置0.05MAl(NO3)3溶液作为反应溶液,并使用NaOH溶液将pH调节至12.1。将步骤2中获得的SWF-3薄片倾斜放置于聚四氟乙烯反应釜内胆中,逐滴加入浓度为0.05M的Al(NO3)3溶液直至溶液浸没SWF-3试样。将聚四氟乙烯反应釜转移至恒温鼓风干燥箱中以4℃/min的速率加热至100℃,保温时间为30h,制备MgAl系SWF/LDHs复合涂层,待反应结束后,取出空冷至室温,将样品用去离子水清洗干净,冷风吹干。将制备得到的试样标记为SWF/LDHs-3。
图5为所得复合涂层SWF/LDHs-3的表面(a)及截面形貌(b)。由图5可见,获得的SWF/LDHs复合涂层致密均一,并与基体结合牢固,且厚度约13μm。
实施例4
步骤1、选用尺寸为25mm×25mm×3mm的LA43M镁锂合金薄片,采用水砂纸400#、800#、1500#、2000#、3000#、5000#对试样依次进行打磨,以除去试样表面的氧化膜,用去离子水将试样冲洗干净后放入无水乙醇中用超声波清洗15min,取出后用去离子水冲洗后吹干,得到预处理后的LA43M镁锂合金备用。
步骤2、采用101-1BS恒温鼓风干燥箱及聚四氟乙烯水热反应釜对LA43M镁锂合金进行蒸汽处理。量取3.8mL的去离子水置于水热合成反应釜内胆(25ml)的底部,作为蒸汽源,并在其上方固定一个支架,并保持水面与支架的距离为4cm。将步骤1中预处理后的LA43M镁锂合金薄片放在支架上方,组装好聚四氟乙烯反应釜后,将其转移至恒温鼓风干燥箱中以3℃/min的速率加热至100℃,保温时间为12h,制备SWF涂层,待反应结束后,取出空冷至室温,将样品用去离子水清洗干净,冷风吹干。将制备得到的试样标记为SWF-4。
步骤3、采用101-1BS恒温鼓风干燥箱及聚四氟乙烯水热反应釜对SWF-4进行水热处理。具体步骤如下:
配置0.1MAl(NO3)3溶液作为反应溶液,并使用NaOH溶液将pH调节至10之间。将步骤2中获得的SWF-4薄片倾斜放置于聚四氟乙烯反应釜内胆中,逐滴加入浓度为0.1M的Al(NO3)3溶液直至溶液浸没SWF-4试样。将聚四氟乙烯反应釜转移至恒温鼓风干燥箱中以5℃/min的速率加热至80℃,保温时间为36h,制备MgAl系SWF/LDHs复合涂层,待反应结束后,取出空冷至室温,将样品用去离子水清洗干净,冷风吹干。将制备得到的试样标记为SWF/LDHs-4。
实施例5
步骤1、选用尺寸为25mm×25mm×3mm的LA43M镁锂合金薄片,采用水砂纸400#、800#、1500#、2000#、3000#、5000#对试样依次进行打磨,以除去试样表面的氧化膜,用去离子水将试样冲洗干净后放入无水乙醇中用超声波清洗15min,取出后用去离子水冲洗后吹干,得到预处理后的LA43M镁锂合金备用。
步骤2、采用101-1BS恒温鼓风干燥箱及聚四氟乙烯水热反应釜对LA43M镁锂合金进行蒸汽处理。量取7.5mL的去离子水置于水热合成反应釜内胆(25ml)的底部,作为蒸汽源,并在其上方固定一个支架,并保持水面与支架的距离为4cm。将步骤1中预处理后的LA43M镁锂合金薄片放在支架上方,组装好聚四氟乙烯反应釜后,将其转移至恒温鼓风干燥箱中以5℃/min的速率加热至150℃,保温时间为3h,制备SWF涂层,待反应结束后,取出空冷至室温,将样品用去离子水清洗干净,冷风吹干。将制备得到的试样标记为SWF-5。
步骤3、采用101-1BS恒温鼓风干燥箱及聚四氟乙烯水热反应釜对SWF-5进行水热处理。具体步骤如下:
配置0.08MAl(NO3)3溶液作为反应溶液,并使用NaOH溶液将pH调节至13之间。将步骤2中获得的SWF-5薄片倾斜放置于聚四氟乙烯反应釜内胆中,逐滴加入浓度为0.05M的Al(NO3)3溶液直至溶液浸没SWF-3试样。将聚四氟乙烯反应釜转移至恒温鼓风干燥箱中以5℃/min的速率加热至140℃,保温时间为10h,制备MgAl系SWF/LDHs复合涂层,待反应结束后,取出空冷至室温,将样品用去离子水清洗干净,冷风吹干。将制备得到的试样标记为SWF/LDHs-5。
对比例1
选用尺寸为25mm×25mm×3mm的LA43M镁锂合金薄片,采用水砂纸400#、800#、1500#、2000#、3000#、5000#对试样依次进行打磨,以除去试样表面的氧化膜,用去离子水将试样冲洗干净后放入无水乙醇中用超声波清洗12min,取出后用去离子水冲洗后吹干,得到预处理后的LA43M镁锂合金,(记为LA43M)。
对比例2
与实施例1相同,区别在于,未经过步骤2的处理步骤。
具体步骤如下:
配置0.05MAl(NO3)3溶液作为反应溶液,并使用NaOH溶液将pH调节12.3之间。将步骤1中预处理好的LA43M镁锂合金倾斜放置于聚四氟乙烯反应釜内胆中,逐滴加入浓度为0.05M的Al(NO3)3溶液直至溶液浸没试样。将聚四氟乙烯反应釜转移至恒温鼓风干燥箱中以3℃/min的速率加热至100℃,保温时间为18h,制备LDHs涂层,待反应结束后,取出空冷至室温,将样品用去离子水清洗干净,冷风吹干。将制备得到的试样标记为LDHs-1。
对采用本发明涉及LA43M镁锂合金、LDHs及SWF/LDHs复合涂层进行如下耐蚀性能、摩擦磨损性能测试,其耐蚀性能指标如表1、表2、表5所示,摩擦磨损性能指标如表3、表4、表5所示。需要说明的是,表1-表4中的LA43M均是按照对比例1的方法制备得到,LDHs均是按照对比例2的方法制备得到。
表1实施例1耐蚀性测试结果
表2实施例2耐蚀性测试结果
表3实施例1摩擦磨损测试结果
表4实施例2摩擦磨损测试结果
表5实施例3耐蚀性及摩擦磨损测试结果
采用浸泡腐蚀实验表征LA43M镁锂合金、LDHs涂层、SWF/LDHs复合涂层试样的腐蚀性能变化。具体:将不同处理态的试样于3.5wt.%NaCl溶液中浸泡8-16天测试其失重量,实验前先进行称重,并计算试样的表面积,然后将试样放入溶液中,每隔24h将试样取出,并清洗掉腐蚀产物后测试质量损失,累计8-16天。各试样经过8-16天浸泡的失重速率(weightloss rate(mg·cm-2·h-1))见表1、2。结果表明LA43M镁锂合金、LDHs涂层经192h浸泡的失重速率为0.01083mg·cm-2·h-1、0.00226mg·cm-2·h-1;而采用本发明涉及SWF/LDHs复合涂层的失重速率分别为0.00161mg·cm-2·h-1、0.00184mg·cm-2·h-1,且复合膜层未见明显破坏。为进一步验证其耐蚀长效性,实验中将浸泡时间延长至16天(384h),测得SWF/LDHs复合涂层失重速率分别为0.00166mg·cm-2·h-1、0.00189mg·cm-2·h-1,均维持在极低值,膜层仍未见明显破坏,可见该复合膜层具有优异的长效耐蚀性。
同时,通过析氢腐蚀实验表征LA43M镁锂合金、LDHs涂层、SWF/LDHs复合涂层试样的腐蚀性能变化。具体:将不同处理态的试样于3.5wt.%NaCl溶液中浸泡8-16天测试其析氢速率,实验前先计算试样的表面积,然后将试样放入溶液中,记录滴定管初始读数并开始计时,每隔24h记录一次,累计8-16天。各试样经过8-16天浸泡的析氢速率(hydrogenevolution rate(mL·cm-2·h-1))数值见表1、表2。LA43M镁锂合金、LDHs涂层192h的析氢速率分别为0.0611mL·cm-2·h-1,0.0262mL·cm-2·h-1,而采用本发明涉及的SWF/LDHs复合涂层试样192h的析氢速率分别为0.0028mL·cm-2·h-1、0.0033mL·cm-2·h-1,且经过16天(384h)浸泡的析氢速率依然维持在较小值0.0032mL·cm-2·h-1、0.0035mL·cm-2·h-1,可见复合涂层对镁锂合金基体具有明显防护效果,且具有长期耐蚀保护效果。
此外,利用MFT-R4000型高速往复摩擦磨损试验机表征基体及各涂层试样的摩擦磨损性能。摩擦副选用直径为4mm的Cr15小钢球,对磨材料为LA43M合金基体及各膜层试样,具体实验参数设置为:往复频率为2Hz,距离为5mm,加载载荷为5N,摩擦时间为10min。测试开始前,首先打开机器并预热20min,然后放置试样,并使用调零旋钮,将加载载荷和摩擦阻力均调为零后,添加砝码至加载载荷为5N。最后调整试样与磨球的接触面积使其接触载荷保持在-1~1N之间。各试样的摩擦系数及磨痕宽度数值见表3、表4及表5。LA43M镁锂合金的平均摩擦系数为0.552,磨痕宽度为768μm、而采用本发明涉及的SWF/LDHs复合涂层的试样其摩擦系数分别为0.122,0.121,磨痕宽度分别为431μm、428μm。可见摩擦学性能也显著提高。
通过工艺调整(即步骤3中水热反应时间的延长),按照实施例3的实施工艺制备的复合涂层厚度约为13μm,较实施例1、实施例2中制备的SWF/LDHs复合涂层的厚度增加且致密。该SWF/LDHs复合涂层的耐蚀性及摩擦磨损测试结果见表5。试样经192h浸泡的析氢速率为0.0031mL·cm-2·h-1,且经过16天(384h)浸泡的析氢速率依然维持在较小值(0.0034mL·cm-2·h-1)。另一方面,经192h浸泡的失重速率为0.00182mg·cm-2·h-1,且复合膜层未见明显破坏。同理,为进一步验证其耐蚀长效性,实验中将浸泡时间延长至16天(384h),测得SWF/LDHs复合涂层失重速率为0.00185mg·cm-2·h-1,均维持在极低值,膜层仍未见明显破坏,可见调整厚度的复合膜层仍具有优异的长效耐蚀性。此外,该SWF/LDHs复合涂层的试样摩擦系数为0.118,磨痕宽度为423μm。可见摩擦学性能也显著提高。另外,随着步骤3中水热反应时间的延长,SWF/LDHs复合膜层的厚度增加,但进一步延长水热时间(>30h),厚度增加不明显,且膜层致密性会下降。随着复合膜层致密性下降,其耐蚀耐磨性会下降。延长处理时间也会增加能耗。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (3)
1.一种镁锂合金表面致密防腐耐磨SWF/LDHs复合涂层的制备方法,其特征在于,按照以下步骤进行制备:
步骤1、去除镁锂合金表面氧化膜得到预处理后的镁锂合金;以反应釜为反应容器,以水为蒸汽源,水面上方放置预处理后的镁锂合金,在100-150℃下进行原位蒸汽反应,反应完成后,得到镁锂合金表面含有的SWF涂层;原位蒸汽反应的反应时间为3-12h;水面与预处理后的镁锂合金的距离为3-4cm;水占反应釜的体积的15%-30%;
步骤2、以Al(NO3)3作为反应溶液,调节pH为10-13,以镁锂合金表面含有的SWF涂层为前驱体膜层,80-140℃下水热反应得到镁锂合金表面致密防腐耐磨SWF/LDHs复合涂层;Al(NO3)3的浓度为0.05-0.1M,水热反应的反应时间为10-36h。
2.根据权利要求1所述的镁锂合金表面致密防腐耐磨SWF/LDHs复合涂层的制备方法,其特征在于,步骤2中,水热反应的反应时间为18-30h。
3.一种权利要求1-2任一项所述的制备方法制备得到的镁锂合金表面致密防腐耐磨SWF/LDHs复合涂层。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103334144A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-10-02 | 哈尔滨工业大学 | 钛表面微弧氧化生物活性涂层的碱液水汽后处理方法 |
CN103695871A (zh) * | 2013-08-22 | 2014-04-02 | 山东科技大学 | 一种镁合金表面水热沉积法制备的缓蚀性阴离子插层水滑石薄膜 |
CN109023299A (zh) * | 2018-07-31 | 2018-12-18 | 山东科技大学 | 一种镁/镁合金的水滑石-氧化铝复合涂层的制备方法 |
CN109125802A (zh) * | 2018-08-10 | 2019-01-04 | 山东科技大学 | 一种医用镁合金基材表面的水滑石-聚谷氨酸复合涂层的制备方法 |
WO2019069841A1 (ja) * | 2017-10-02 | 2019-04-11 | 学校法人 芝浦工業大学 | 高耐食性マグネシウム合金材及びその製造方法 |
WO2019092454A1 (en) * | 2017-11-13 | 2019-05-16 | Scg Chemicals Co., Ltd. | Coating method and product thereof |
CN110093647A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-08-06 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种在镁及其合金表面原位制备层状双氢氧化物抗腐蚀性涂层的方法 |
CN113638026A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-11-12 | 江苏科技大学 | 一种镁合金表面mao-ldh生物复合膜层及制备方法和应用 |
CN115613023A (zh) * | 2022-10-11 | 2023-01-17 | 重庆大学 | 一种同时提高镁合金耐蚀和耐磨性能的方法 |
-
2023
- 2023-05-26 CN CN202310607349.0A patent/CN116535884B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103334144A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-10-02 | 哈尔滨工业大学 | 钛表面微弧氧化生物活性涂层的碱液水汽后处理方法 |
CN103695871A (zh) * | 2013-08-22 | 2014-04-02 | 山东科技大学 | 一种镁合金表面水热沉积法制备的缓蚀性阴离子插层水滑石薄膜 |
WO2019069841A1 (ja) * | 2017-10-02 | 2019-04-11 | 学校法人 芝浦工業大学 | 高耐食性マグネシウム合金材及びその製造方法 |
WO2019092454A1 (en) * | 2017-11-13 | 2019-05-16 | Scg Chemicals Co., Ltd. | Coating method and product thereof |
CN109023299A (zh) * | 2018-07-31 | 2018-12-18 | 山东科技大学 | 一种镁/镁合金的水滑石-氧化铝复合涂层的制备方法 |
CN109125802A (zh) * | 2018-08-10 | 2019-01-04 | 山东科技大学 | 一种医用镁合金基材表面的水滑石-聚谷氨酸复合涂层的制备方法 |
CN110093647A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-08-06 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种在镁及其合金表面原位制备层状双氢氧化物抗腐蚀性涂层的方法 |
CN113638026A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-11-12 | 江苏科技大学 | 一种镁合金表面mao-ldh生物复合膜层及制备方法和应用 |
CN115613023A (zh) * | 2022-10-11 | 2023-01-17 | 重庆大学 | 一种同时提高镁合金耐蚀和耐磨性能的方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Corrosion resistance of Mg(OH)2/Mg–Al layered double hydroxide composite film formed directly on combustion-resistant magnesium alloy AMCa602 by steam coating;Takahiro Ishizaki等;《Corrosion Science》;20151231;76-84 * |
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