一種提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層製備方法
2023-05-08 14:37:51 1
一種提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層製備方法
【專利摘要】一種提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層製備方法，本發明涉及提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的方法。本發明耍解決現有鎂及鎂合金表面複合膜層制各方法存在所獲膜層耐蝕性能提高的幅度較小的問題。方法:一、預處理;二、陽極氧化;三、陰極電沉積，即得到提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層。本發明能顯著提高鎂及其合金的耐蝕性，工藝簡單，成本較低，易實現工業化，為鎂及鎂合金在實際生產生活中廣泛應用提供技術保障。本發明用於一種提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層製備方法。
【專利說明】一種提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的方法。
【背景技術】
[0002]鎂元素在地殼中含量豐富，鎂及其合金具有密度小，比強度高，彈性模量大等優異的性能，是非常理想的金屬結構材料，廣泛應用於航空、航天、交通、機械、醫療等各個領域。但是鎂自身非常活潑，化學性質極其不穩定，在使用過程中極易與環境介質發生相互作用而發生腐蝕破壞，大大限制了鎂及其合金在更多領域的廣泛應用。因此提高鎂及其合金的耐腐蝕性能，進而控制其腐蝕速率是非常必要的。表面防護是實現鎂及其合金高耐蝕性能的重要手段。複合保護膜層具有內外雙層膜結構:內層採用陽極氧化技術製備，該層與基體具有良好的結合，同時該層粗糙的表面結構為後續膜層的形成提供有利位置。目前國內外採用複合技術在鎂及其合金上製備塗層的方法也有報導，但所獲膜層耐蝕性能提高的幅度較小，處理後材料的點蝕電位僅提高了約IV左右。
[0003]綜上所述，現有鎂及鎂合金表面複合膜層製備方法存在所獲膜層耐蝕性能提高的幅度較小的問題，處理後材料的點蝕電位僅提高了約IV左右。
【發明內容】
[0004]本發明要解決現有鎂及鎂合金表面複合膜層製備方法存在所獲膜層耐蝕性能提高的幅度較小的問題，而提供一種提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層製備方法。
[0005]一種提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層製備方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0006]一、預處理:使用1500目砂紙將鎂板進行打磨處理，得到打磨後的鎂板，然後在超聲頻率為25KHz~130KHz下，將打磨後的鎂板放入無水乙醇中進行超聲清洗5min~15min，並冷風吹乾，得到預處理後的鎂板；
[0007]二、陽極氧化:以預處理後的鎂板為陰極和陽極，將鎂板陰極和鎂板陽極放入電解液I中，然後以直流電源為電源在電解池兩端外加20V~100V的電壓，並在電壓為20V~100V下氧化5min~60min,得到陽極氧化後的鎂板；步驟二中所述的電解液I的溶質為非鎂金屬鹽和鎂鹽，溶劑為無水乙醇，且所述的電解液I中非鎂金屬鹽濃度為0.01mol/L~0.lmol/L，所述的電解液I中鎂鹽濃度為0.001mol/L~0.05mol/L ；
[0008]三、 陰極電沉積:以陽極氧化後的鎂板為陰極、以石墨板為陽極，將陽極氧化後的鎂板陰極和石墨板陽極放入電解液II中，然後以直流電源或脈衝電源為電源在電解池兩端外加20V~100V的電壓，並在電壓為20V~100V下沉積5min~60min，即得到提高鎂板表面耐蝕性能的複合膜層；步驟三中所述的電解液II的溶質為Ca(NO3)2和有機酸，溶劑為無水乙醇，且所述的電解液II中Ca(NO3)2濃度為0.01mol/L~0.lmol/L，所述的電解液II中有機酸濃度為0.001mol/L~0.2mol/L。
[0009]本發明的有益效果是:本發明能顯著提高鎂及鎂合金的耐蝕性，點蝕電位從原來的-1.61V提高到2.01V，提高了 3.62V，腐蝕電流密度降低了大約兩個數量級。工藝簡單，成本較低，易實現工業化，為鎂及鎂合金在實際生產生活中廣泛應用提供技術保障。
[0010]本發明用於一種提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層製備方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是實施例塗覆複合膜層前後純鎂腐蝕性能的變化曲線；1為純鎂的極化曲線；2為塗覆複合膜層鎂的極化曲線。
【具體實施方式】
[0012]本發明技術方案不局限於以下所列舉的【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】之間的任意組合。
[0013]【具體實施方式】一:本實施方式所述的一種提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層製備方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0014]一、預處理:使用1500目砂紙將鎂板進行打磨處理，得到打磨後的鎂板，然後在超聲頻率為25KHz~130KHz下，將打磨後的鎂板放入無水乙醇中進行超聲清洗5min~15min，並冷風吹乾，得到預處理後的鎂板；
[0015]二、陽極氧化:以預處理後的鎂板為陰極和陽極，將鎂板陰極和鎂板陽極放入電解液I中，然後以直流電源為電源在電解池兩端外加20V~100V的電壓，並在電壓為20V~100V下氧化5min~60min,得到陽極氧化後的`鎂板；步驟二中所述的電解液I的溶質為非鎂金屬鹽和鎂鹽，溶劑為無水乙醇，且所述的電解液I中非鎂金屬鹽濃度為0.01mol/L~
0.lmol/L，所述的電解液I中鎂鹽濃度為0.001mol/L~0.05mol/L ；
[0016]三、陰極電沉積:以陽極氧化後的鎂板為陰極、以石墨板為陽極，將陽極氧化後的鎂板陰極和石墨板陽極放入電解液II中，然後以直流電源或脈衝電源為電源在電解池兩端外加20V~100V的電壓，並在電壓為20V~100V下沉積5min~60min，即得到提高鎂板表面耐蝕性能的複合膜層；步驟三中所述的電解液II的溶質為Ca(NO3)2和有機酸，溶劑為無水乙醇，且所述的電解液II中Ca(NO3)2濃度為0.01mol/L~0.lmol/L，所述的電解液II中有機酸濃度為0.001mol/L~0.2mol/L。
[0017]本實施方式的有益效果是:本實施方式能顯著提高鎂及其合金的耐蝕性，點蝕電位從原來的-1.61V提高到2.01V，提高了 3.62V，腐蝕電流密度降低了大約兩個數量級。工藝簡單，成本較低，易實現工業化，為鎂及鎂合金在實際生產生活中廣泛應用提供技術保障。
[0018]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:步驟一中所述的鎂板為純鎂板或鎂合金板。其它與【具體實施方式】一相同。
[0019]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同的是:步驟二中所述的非鎂金屬鹽為Ca (NO3) 2、Zn (NO3) 2、CaCl2 *FeCl3。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0020]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:步驟二中所述的鎂鹽為Mg (NO3) 2或MgCl2。其它與【具體實施方式】一至三相同。
[0021]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:步驟三中所述的有機酸為十四酸、十六酸或十八酸。其它與【具體實施方式】一至四相同。[0022]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:步驟三中所述的脈衝電源佔空比為1%~50%。其它與【具體實施方式】一至五相同。
[0023]採用以下實施例驗證本發明的有益效果:
[0024]實施例:
[0025]本實施例所述的一種提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層製備方法，具體是按照以下步驟進行的:
[0026]一、預處理:使用1500目砂紙將純鎂板進行打磨處理，得到打磨後的純鎂板，然後在超聲頻率為40KHz下，將打磨後的純鎂板放入無水乙醇中進行超聲清洗lOmin，並冷風吹乾，得到預處理後的純鎂板；
[0027]二、陽極氧化:以預處理後的純鎂板為陰極和陽極，將純鎂板陰極和純鎂板陽極放入電解液I中，然後以直流電源為電源在電解池兩端外加IOOV的電壓，並在電壓為IOOV下氧化lOmin，得到陽極氧化後的純鎂板；步驟二中所述的電解液I的溶質為Ca(NO3)2和Mg (NO3)2，溶劑為無水乙醇，且所述的電解液I中Ca(NO3)2濃度為0.045mol/L，所述的電解液 I 中 Mg(NO3)2 濃度為 0.005mol/L ；
[0028]三、陰極電沉積:以陽極氧化後的純鎂板為陰極、以石墨板為陽極，將陽極氧化後的純鎂板陰極和石墨板陽極放入電解液II中，然後以直流電源為電源在電解池兩端外加IOOV的電壓，並在電壓為IOOV下沉積30min，即得到提高鎂表面耐蝕性能的複合膜層；步驟三中所述的電解液II的溶質為Ca (NO3) 2和十八酸，溶劑為無水乙醇，且所述的電解液II中Ca(NO3)2濃度為0.05mol/L，所述的電解液II中十八酸濃度為0.05mol/L。
[0029]本實施例利用極化曲線測試塗覆複合膜層前後純鎂腐蝕性能的變化曲線如圖1所示；1為純鎂的極化曲線；2 為塗覆複合膜層鎂的極化曲線；極化曲線的測試環境為模擬體液(37°C)。圖中表明，當腐蝕電位在較小範圍內變化時，基體鎂的腐蝕電流急劇增大，材料在短時間內受到破壞。經塗覆複合膜層後純鎂的陽極極化曲線中出現了明顯的鈍化區，且鈍化區間較大。點蝕電位從原來的-1.61V提高到2.01V，腐蝕電流密度降低了大約兩個數量級。可見該複合膜層大幅度提高了鎂的耐腐蝕性能。
【權利要求】
1.一種提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層製備方法，其特徵在於一種提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層製備方法是按照以下步驟進行的: 一、預處理:使用1500目砂紙將鎂板進行打磨處理，得到打磨後的鎂板，然後在超聲頻率為25KHz~130KHz下，將打磨後的鎂板放入無水乙醇中進行超聲清洗5min~15min，並冷風吹乾，得到預處理後的鎂板； 二、陽極氧化:以預處理後的鎂板為陰極和陽極，將鎂板陰極和鎂板陽極放入電解液I中，然後以直流電源為電源在電解池兩端外加20V~100V的電壓，並在電壓為20V~100V下氧化5min~60min,得到陽極氧化後的鎂板；步驟二中所述的電解液I的溶質為非鎂金屬鹽和鎂鹽，溶劑為無水乙醇，且所述的電解液I中非鎂金屬鹽濃度為0.01mol/L~0.lmol/L，所述的電解液I中鎂鹽濃度為0.001mol/L~0.05mol/L ； 三、陰極電沉積:以陽極氧化後的鎂板為陰極、以石墨板為陽極，將陽極氧化後的鎂板陰極和石墨板陽極放入電解液II中，然後以直流電源或脈衝電源為電源在電解池兩端外加20V~100V的電壓，並在電壓為20V~100V下沉積5min~60min，即得到提高鎂板表面耐蝕性能的複合膜層；步驟三中所述的電解液II的溶質為Ca(NO3)2和有機酸，溶劑為無水乙醇，且所述的電解液II中Ca(NO3)2濃度為0.01mol/L~0.lmol/L，所述的電解液II中有機酸濃度為 0.001mol/L ~0.2mol/L。
2.根據權利要求1所述的一種提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層製備方法，其特徵在於步驟一中所述的鎂板為純鎂板或鎂合金板。
3.根據權利要求1所述的一種提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層製備方法，其特徵在於步驟二中所述的非鎂金屬鹽為Ca (NO3) 2、Zn (NO3) 2、CaCl2或FeCl3。
4.根據權利要求1所述的一種提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層製備方法，其特徵在於步驟二中所述的鎂鹽為Mg(NO3)2或MgCl2。
5.根據權利要求1所述的一種提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層製備方法，其特徵在於步驟三中所述的有機酸為十四酸、十六酸或十八酸。
6.根據權利要求1所述的一種提高鎂及鎂合金表面耐蝕性能的複合膜層製備方法，其特徵在於步驟三中所述的脈衝電源佔空比為1%~50%。
【文檔編號】C25D3/56GK103710738SQ201310744535
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】胡津, 張玉芬, 唐莎巍 申請人:哈爾濱工業大學