CN202278782U - 一种镁合金表面防腐蚀复合涂层 - Google Patents

Abstract

一种镁合金表面防腐蚀复合涂层，设置在镁合金基体上，在镁合金基体外表面设置热喷涂金属或金属氧化物涂层，在金属或金属氧化物涂层表面设置硅烷改性有机涂层，在金属或金属氧化物涂层与有机涂层之间设置硅氧烷封闭层和面层。本实用新型解决了镁合金热喷涂金属或金属氧化物涂层孔隙封闭问题以及有机涂层与之结合力差的问题，通过多次硅氧烷预处理有效地降低了热喷涂涂层的孔隙率，提高了外层有机涂层与内层金属或金属氧化物涂层之间的结合力，利用硅烷改性的有机涂层形成半互穿网络结构，进一步提高了有机涂层与中间硅烷封闭层的结合力。该镁合金复合涂层具有良好的耐蚀性、耐磨性以及耐候性。

Description

一种镁合金表面防腐蚀复合涂层

技术领域

本实用新型涉及到一种镁合金表面防护处理技术，具体地说是一种镁合金表面金属或金属氧化物热喷涂涂层与有机涂层的复合涂层。

背景技术

镁合金是一种最轻的工程结构金属材料，具有比重小、比强度高、良好的电磁屏蔽性能、减振和阻尼性能好、易于回收利用等特点。镁合金可应用于汽车、航空航天以及3C产品等领域。但是，镁的化学性质活泼，耐蚀、耐磨性较差，通常需要经过表面处理在其表面形成一层保护涂层之后方可应用。

铝、锌、锌铝合金在大气中易于形成具有保护性的氧化膜而广泛用作钢铁表面腐蚀防护涂层，如水工结构件、桥梁、海洋工程等。另外，镁合金耐磨性比较差，TiO₂、ZrO₂等金属氧化物涂层可提高镁合金的耐磨性能。采用热喷涂包括等离子喷涂、电弧喷涂、火焰喷涂在金属表面喷涂陶瓷、合金、氧化物等形成耐磨涂层。

但是，镁合金表面热喷涂层含有较高的孔隙率，涂层与基体之间存在较大的电位差，在腐蚀环境中易产生电偶腐蚀而不能直接使用，需要进行表面封孔处理和使用有机涂层防护，以达到耐蚀、耐磨、实用、美观的目的。

目前各种有机涂层，如醇酸、环氧、丙烯酸、聚乙烯酸以及氟碳涂料等已被广泛应用于金属的表面处理。例如，丙烯酸、氟碳涂料具有优良的户外耐久性及耐腐蚀性，已被应用于车辆、桥梁、钢结构、建筑物等。然而，有机涂层与多孔的金属或金属氧化物表面结合力较差。

为了提高有机涂层与金属或金属氧化物表面的结合力，往往需要对金属表面进行表面预处理。硅氧烷预处理由于可以加强金属与有机涂层的结合，已被应用于钢铁、铝合金或其它金属材料。近年，硅氧烷预处理也开始应用于镁合金表面。Zucchi等在镁合金WE43表面进行硅烷预处理，形成一层具有耐蚀性保护层。专利(No.CN1936101A)指出硅烷预处理能有效降低了镁合金的腐蚀速度。专利(ZL200920294178.6)发明了一种镁合金防腐蚀新涂层，该涂层特征结构为：在镁合金工件表面上第一层是硅氧烷预处理打底层，第二层也是硅氧烷涂层，第三层为聚硅氧烷改性氟碳涂层。因此，为了提高镁合金在苛刻环境中的耐蚀、耐磨性能，很有必要研究一种新型镁合金复合涂层。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了提高镁合金表面的耐蚀性和耐磨性，提高有机涂层与镁合金热喷涂金属或金属氧化物涂层的结合力，提供一种镁合金表面金属或金属氧化物涂层与有机涂层复合涂层，以满足镁合金在苛刻环境中的防腐技术需要。

本实用新型的技术方案：一种镁合金表面防腐蚀复合涂层，其特征在于，在镁合金基体外面设置热喷涂金属或金属氧化物涂层，在金属或金属氧化物涂层外设置有机涂层，在金属或金属氧化物涂层与有机涂层之间设置硅氧烷封闭层和硅氧烷面层。

丙烯酸或氟碳涂层具有极好的耐候性和耐蚀性，通过硅烷改性可形成具有半互穿网络的结构，能提高镁合金部件户外的使用寿命。热喷涂金属或金属氧化物涂层具有多孔结构，涂层中的通孔易于导致镁合金基体与金属(如铝)或金属氧化物(TiO₂)涂层形成电偶腐蚀，反而加速镁合金的腐蚀。采用浸涂或刷涂硅烷封闭多孔的金属或金属氧化物涂层，一方面，提高了喷铝涂层表面的致密度，多道硅烷面层明显提高耐蚀性能；另一方面，利用硅烷涂层与金属或金属氧化物形成[Me₂O₃]_x·[ySiO₂]_z结构，硅烷涂层又可与硅烷改性的有机涂层形成良好的结合。

在设置有机涂层时，所述的有机涂层为二道或多道，采用刷涂或喷涂的方式将有机涂层设置在镁合金表面最外层，进一步提高了有机涂层与镁合金表面金属或金属氧化物涂层的结合力和耐蚀性。

本实用新型解决了镁合金热喷涂金属或金属氧化物涂层孔隙封闭问题以及有机涂层与之结合差的问题，通过多次硅氧烷预处理有效地降低了热喷涂金属或金属氧化物涂层的孔隙率，提高了外层有机涂层与内层金属或金属氧化物涂层之间的结合力，显著地提高镁合金的耐蚀性和耐磨性。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：

1、涂层耐蚀性、耐候性、耐磨性优良。在镁合金表面设置了金属或金属氧化物涂层和有机涂层这种复合涂层，克服了金属或金属氧化物涂层孔隙率高，耐蚀性低的弱点，也克服了镁合金表面单纯有机涂层结合力差、强度低、表面易划伤破坏的缺点；

2、涂层整体结合力好。利用镁与铝、锌易于互扩散的特点，形成了镁合金基体与金属涂层之间冶金结合；利用硅烷涂层和硅烷改性有机涂层提高了有机涂层与金属或金属氧化物涂层之间的结合力。

3、该结构的防腐蚀涂层施工工艺较为简单、生产效率高、适用于较为恶劣的使用环境，适合大规模生产和推广应用。

附图说明

为本实用新型的镁合金表面热喷涂金属或金属氧化物涂层/有机涂层复合涂层示意图。

图中，1-镁合金基体，2-Mg/Al(Zn)互扩散层，3-金属或金属氧化物涂层，4-硅烷封闭层，5-硅烷面层，6-硅烷改性有机涂层。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体技术方案。

实施例1：一种镁合金表面防腐蚀复合涂层，包括镁合金基体1，在基体1的外表面设置热喷涂铝涂层3和扩散层2，经过前后二次硅氧烷处理，形成硅烷封闭层4和硅烷面层5，在硅烷面层外面施涂二层具有半互穿网络结构的硅烷改性丙烯酸涂层6。

本实用新型采用对挤压板材AZ31镁合金表面进行处理，利用Mg/Al可互扩散的特点，通过加热，使铝涂层与镁合金基体形成冶金结合，提高二者之间的结合力；然后施涂改性丙烯酸涂层，所获得涂层样品通过1000h盐雾腐蚀试验，样品表面无鼓泡、剥离现象。该涂层显著地提高热喷铝涂层的封闭性、耐蚀性和耐候性能。

实施例2：一种镁合金表面防腐蚀复合涂层，设置在镁合金基体1，在镁合金基体1的外表面设置热喷涂锌涂层3及其扩散层2，经过三次硅氧烷处理，形成硅烷封闭层4和硅烷面层5，在硅烷面层外面施涂三层具有互穿网络结构的聚硅烷改性氟碳涂层6。

所述的硅烷封闭层4起着封孔作业，多次硅烷面层5处理进一步提高封闭效果，提高了锌涂层与外表面有机涂层的结合力。该涂层显著地提高热喷锌涂层的耐蚀性和耐候性能。

实施例3：一种镁合金表面防腐蚀复合涂层，设置在镁合金基体1，在镁合金基体1的外表面设置热喷涂TiO₂涂层3，经过二次硅氧烷处理，形成硅烷封闭层4和硅烷面层5，在硅烷面层外面施涂二层具有互穿网络结构的聚硅烷改性氟碳涂层6。

TiO₂涂层表面硅烷封闭后，耐蚀性能提高了2个数量级。该复合涂层显著地提高镁合金的耐磨、耐蚀性能。

在以上实施例中，镁合金表面金属(铝、锌等)涂层、金属氧化物(TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃等)采用热喷涂方式设置于镁合金基体上、硅烷改性的有机涂层6均采用刷涂或喷涂方式设置于金属或金属氧化物涂层上，这种工艺制作方法属于常用手段，在此不详述。本实用新型的主要目的是热喷涂或刷涂后，在镁合金表面形成如上所述的层状结构的保护层，此保护层具有耐磨、耐蚀、耐候且结合力优良的特点，能够对镁合金基体形成长期而有效的保护。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种镁合金表面防腐蚀复合涂层，其特征在于，在镁合金基体(1)外面设置热喷涂金属或金属氧化物涂层(3)，在镁合金基体与热喷涂金属涂层之间加热扩散形成扩散层(2)，在金属或金属氧化物涂层(3)与有机涂层(6)之间设置硅氧烷封闭层(4)和硅氧烷面层(5)。

2.根据权利要求1所述的一种镁合金表面防腐蚀复合涂层，其特征在于，所述的硅氧烷涂层包括硅氧烷封闭层(4)和硅氧烷面层(5)；硅氧烷封闭层(4)设置于镁合金热喷涂金属或金属氧化物表面(3)。

3.根据权利要求1所述的一种镁合金表面防腐蚀复合涂层，其特征在于，所述的镁合金热喷涂金属为Al、Zn等及其合金，金属氧化物为TiO₂、A1₂O₃、ZrO₂等。

4.根据权利要求1所述的一种镁合金表面防腐蚀复合涂层，其特征在于，所述的硅氧烷面层为二道或多道。

5.根据权利要求1所述的一种镁合金表面防腐蚀复合涂层，其特征在于，所述的硅氧烷改性的环氧、丙烯酸或氟碳等有机涂层(6)为二道或多道。 

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