一種硼酸鎂晶須增強az91鎂基複合材料的防護方法
2023-12-11 09:09:32 1
一種硼酸鎂晶須增強az91鎂基複合材料的防護方法
【專利摘要】本發明屬於新材料、鹽湖化工領域技術，涉及一種硼酸鎂晶須增強AZ91鎂基複合材料的防護方法。本發明製備方法包括如下步驟：1）製備溶液1步驟；2）鎂基複合材料化學鍍前處理工藝；3）製備化學鍍鎳-碳化矽溶液步驟；4）化學鍍鎳-碳化矽步驟 將步驟3）所製得的溶液水浴加熱到60℃後恆溫，然後將步驟2中所得的鎂基複合材料放入鍍鎳溶液中，邊攪拌邊加入碳化矽施鍍。本發明在鎂基複合材料表面及裸露晶須上沉積上緻密、結合力良好的化學鍍層，提高了鎂基複合材料的耐蝕性能，較好地解決了鎂基複合材料易腐蝕的問題，提高了其外部環境適應能力。本發明方法製備的材料既可以用於航空航天領域，又可用於汽車產業、手機、電腦、相機等電子產品產業。
【專利說明】一種硼酸鎂晶須增強AZ91鎂基複合材料的防護方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及新材料領域、鹽湖化工領域技術，涉及一種硼酸鎂晶須增強AZ91鎂基複合材料的防護方法。
【背景技術】
[0002]鎂合金具有豐富的儲量和諸多優良性能，然而迄今為止鎂的應用仍然非常有限。造成這種現狀的主要原因之一就是鎂合金的腐蝕問題。腐蝕問題長期以來極大地限制了鎂基複合材料在工程領域中的廣泛應用，使鎂基複合材料的性能得不到充分發揮。一方面是鎂合金需求量增加的趨勢，另一方面卻是鎂合金的腐蝕問題制約了其應用和發展，即耐蝕性差成了制約鎂合金髮揮潛力的瓶頸。在我國因腐蝕造成的直接損失達2000億元，包括間接損失，總費用達到5000億元，佔國民經濟生產總值的5%。因此，加強鎂的耐蝕性研究，積極探索增強鎂基複合材料耐蝕性的途徑，開發具有高耐蝕性能的鎂基複合材料，對於推動鎂基複合材料作為結構材料的應用並充分發揮其性能優勢具有重要意義。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於開發一種硼酸鎂晶須增強AZ91鎂基複合材料的防護方法。該方法具有操作簡單，成本低，能夠有效提高鎂基複合材料的耐腐蝕能力及使用壽命等諸多優點。
[0004]本發明一種硼酸 鎂晶須增強AZ91鎂基複合材料的防護方法，所述的方法包括如下步驟:
1)化學鍍鎳前處理溶液的配製步驟將HF和H2SCV混合，製得溶液I;二者的體積配比為 2:1 ;
2)鎂基複合材料化學鍍鎳的前處理工藝步驟將鎂基複合材料經砂紙按400#、600#、1000#、1200#順序打磨後，在丙酮中超聲波除油15min ;從打磨到除油的每個環節中間加水洗步驟；
將除油後的鎂基複合材料水洗後放入步驟I)中溶液，浸泡15-30秒，水洗後在稀硫酸中浸泡20秒進行活化；
3)化學鍍鎳-碳化矽溶液配製步驟以鹼式碳酸鎳為主鹽，次亞基磷酸鈉為還原劑，氟化氫銨為穩定劑，氟化氫和氨水調節PH值，檸檬酸鈉為緩衝劑配製化學鍍鎳溶液；其配比為:10 ~35 g/L 2NiC03.3Ni(0H)2.4H20，10 ~30 g/L NaH2PO2.H2O, 30 mL/L NH4OH, pH 值為 5.0 ~8.0，溫度為 50 ~85 °C,10 mL/L HF, 5 g/L C6H6O7,10 g/L NH4HF2 ；
4)化學鍍鎳步驟將步驟3)所製得的溶液水浴加熱到60°C後恆溫，然後將步驟2)中所得的鎂基複合材料放入鍍鎳溶液中，邊攪拌邊加入碳化矽4-6g/L施鍍。
[0005]本發明一種硼酸鎂晶須增強AZ91鎂基複合材料的防護方法與現有技術相比較的如下有益效果:本發明以晶須增強的鎂基複合材料為基體，用化學鍍的方法在晶須增強鎂基複合材料的表面沉積鎳磷-碳化矽複合鍍層。為青海省鎂合金企業提供製備高性能和高耐腐蝕性晶須增強鎂基複合材料提供理論依據以及技術支持。
[0006]本發明所採用稀硫酸對化學鍍前鎂基複合材料進行活化，可以有效改善鎂基複合材料與鍍層之間的結合力；碳化矽顆粒的添加，能有效提高鍍層耐磨性能；化學鎳磷鍍層具有優良的耐腐蝕性能和較強的化學穩定性的特點。本發明將三者有機地結合起來，可有效延長鎂基複合材料壽命，能夠進一步拓展鎂基複合材料的應用領域。
[0007]本發明一種硼酸鎂晶須增強AZ91鎂基複合材料的防護方法具有操作簡單，成本低，能夠有效提高鎂基複合材料的耐腐蝕能力及使用壽命等諸多優點。本發明方法製備的材料既可以用於航空航天產業，也可以用於汽車、手機、電腦、相機等產業。
[0008]下面結合實施例對本發明一種硼酸鎂晶須增強AZ91鎂基複合材料的防護方法作進一步描述。
[0009]本發明一種硼酸鎂晶須增強AZ91鎂基複合材料的防護方法包括如下步驟:
1)化學鍍鎳前處理溶液的配製步驟將HF和H2SCV混合，製得溶液I;二者的體積配比為 2:1 ;
2)鎂基複合材料化學鍍鎳的前處理工藝步驟將鎂基複合材料經砂紙按400#、600#、1000#、1200#順序打磨後，在丙酮中超聲波除油15min ;從打磨到除油的每個環節中間加水洗步驟； 將除油後的鎂基複合材料水洗後放入步驟I)中溶液，浸泡15-30秒，水洗後在稀硫酸中浸泡20秒進行活化；
3)化學鍍鎳-碳化矽溶液配製步驟以鹼式碳酸鎳為主鹽，次亞基磷酸鈉為還原劑，氟化氫銨為穩定劑，氟化氫和氨水調節PH值，檸檬酸鈉為緩衝劑配製化學鍍鎳溶液；其配比為:10 ~35 g/L 2NiC03.3Ni(0H)2.4H20，10 ~30 g/L NaH2PO2.H2O, 30 mL/L NH4OH, pH 值為 5.0 ~8.0，溫度為 50 ~85 °C,10 mL/L HF, 5 g/L C6H6O7,10 g/L NH4HF2 ；
4)化學鍍鎳步驟將步驟3)所製得的溶液水浴加熱到60°C後恆溫，然後將步驟2)中所得的鎂基複合材料放入鍍鎳溶液中，邊攪拌邊加入碳化矽4-6g/L施鍍。
[0010]步驟I所述的溶液溶質為氫氟酸和硫酸，氫氟酸和稀硫酸濃度均為0.lmol/L。
[0011]所述的活化溶液為稀硫酸，濃度為0.lmol/L。
[0012]所述的化學鍍鎳溫度為60°C左右。
[0013]所述的化學鍍鎳-碳化矽複合鍍層，碳化矽採用攪拌加入的方式；攪拌速率以碳化矽在鍍鎳溶液中均勻分散為宜。
[0014]實施例1。
按照普通化學鍍鎳工藝進行化學鍍鎳溶液的配製，所需藥品及用量如下:10 g/L2NiC0s*3Ni (OH) 2.4Η20,10 g/L NaH2PO2.H2O, 30 mL/L NH4OH, pH 值為 5.0，溫度為 50 °C，10mL/L HF，5 g/L C6H6O7,10 g/L NH4HF2。將配製好的溶液放入恆溫水浴鍋中進行加熱恆溫。
[0015]將清洗好的鎂基複合材料按照打磨-水洗-除油-水洗-活化的步驟進行前處理，放到化學鍍溶液中進行施鍍。同時加入碳化矽4g/L微粉並加以攪拌，以碳化矽在鍍液中均勻分散為宜。在60°C施鍍2小時。
[0016]將上述實驗得到的鎂基複合材料在電子顯微鏡下觀察，鎳磷鍍層緻密無缺陷、碳化矽顆粒較均勻的分散在鍍層上；將鍍層在3.5%氯化鈉溶液中進行電化學測試，結果表明:鍍層自腐蝕電位為-0.523V，比鎂基複合材料自腐蝕電位(-1.214V)高近0.7V。通過熱震及銼刀實驗，鍍層沒有起皮或脫落現象，這表明鍍層與鎂基複合材料基體結合力良好。
[0017]實施例2。
[0018]按照普通化學鍍鎳工藝進行化學鍍鎳溶液的配製，所需藥品及用量如下:25 g/L2NiC0s*3Ni (OH) 2.4Η20, 20 g/L NaH2PO2.H2O, 30 mL/L NH4OH, pH 值為 605，溫度為 70 °C，10mL/L HF，5 g/L C6H6O7,10 g/L NH4HF2。將配製好的溶液放入恆溫水浴鍋中進行加熱恆溫。
[0019]將清洗好的鎂基複合材料按照打磨-水洗-除油-水洗-活化的步驟進行前處理，放到化學鍍溶液中進行施鍍。同時加入碳化矽5g/L微粉並加以攪拌，以碳化矽在鍍液中均勻分散為宜。在60°C施鍍2小時。
[0020]將上述實驗得到的鎂基複合材料在電子顯微鏡下觀察，鎳磷鍍層緻密無缺陷、碳化矽顆粒較均勻的分散在鍍層上；將鍍層在3.5%氯化鈉溶液中進行電化學測試，結果表明:鍍層自腐蝕電位為-0.523V，比鎂基複合材料自腐蝕電位(-1.214V)高近0.7V。通過熱震及銼刀實驗，鍍層沒有起皮或脫落現象，這表明鍍層與鎂基複合材料基體結合力良好。
[0021]實施例3。
[0022]按照普通化學鍍鎳工藝進行化學鍍鎳溶液的配製，所需藥品及用量如下:35 g/L2NiC0s*3Ni (0Η)2.4Η20, 30 g/L NaH2PO2.H2O, 30 mL/L NH4OH, pH 值為 8.0，溫度為 85 °C，10mL/L HF，5 g/L C6H6O7,10 g/L NH4HF2。將配製好的溶液放入恆溫水浴鍋中進行加熱恆溫。
[0023]將清洗好的鎂基複合材料按照打磨-水洗-除油-水洗-活化的步驟進行前處理，放到化學鍍溶液中進行施鍍。同時加入碳化矽6g/L微粉並加以攪拌，以碳化矽在鍍液中均勻分散為宜。在60°C施鍍2小時。
[0024]將上述實驗得到的鎂基複合材料在電子顯微鏡下觀察，鎳磷鍍層緻密無缺陷、碳化矽顆粒較均勻的分散 在鍍層上；將鍍層在3.5%氯化鈉溶液中進行電化學測試，結果表明:鍍層自腐蝕電位為-0.523V，比鎂基複合材料自腐蝕電位(-1.214V)高近0.7V。通過熱震及銼刀實驗，鍍層沒有起皮或脫落現象，這表明鍍層與鎂基複合材料基體結合力良好。
【權利要求】
1.一種硼酸鎂晶須增強AZ91鎂基複合材料的防護方法，其特徵在於所述的方法包括如下步驟: 1)化學鍍鎳前處理溶液的配製步驟將HF和H2SO4混合，製得溶液I;二者的體積比為2:1 ； 2)鎂基複合材料化學鍍鎳的前處理工藝步驟將鎂基複合材料經砂紙按400#、600#、1000#、1200#順序打磨後，在丙酮中超聲波除油15min ;從打磨到除油的每個環節中間加水洗步驟； 將除油後的鎂基複合材料水洗後放入步驟I)中溶液，浸泡15-30秒，水洗後在稀硫酸中浸泡20秒進行活化； 3)化學鍍鎳-碳化矽溶液配製步驟以鹼式碳酸鎳為主鹽，次亞基磷酸鈉為還原劑，氟化氫銨為穩定劑，氟化氫和氨水調節PH值，檸檬酸鈉為緩衝劑配製化學鍍鎳溶液；其配比為:10 ~35 g/L 2NiC033Ni(0H)24H20，10 ~30 g/L NaH2PO2H2O, 30 mL/L NH4OH, pH 值為5.0 ~8.0，溫度為 50 ~85 °C, 10 mL/L HF, 5 g/L C6H6O7,10 g/L NH4HF2 ； 4)化學鍍鎳步驟將步驟3)所製得的溶液水浴加熱到60°C後恆溫，然後將步驟2)中所得的鎂基複合材料放入鍍鎳溶液中，邊攪拌邊加入碳化矽4-6g/L施鍍。
2.根據權利要求1所述的硼酸鎂晶須增強AZ91鎂基複合材料的防護方法，其特徵在於:步驟I)所述的溶液溶質為氫氟酸和硫酸，氫氟酸和稀硫酸濃度均為0.lmol/L。
3.根據權利要求1所述的硼酸鎂晶須增強AZ91鎂基複合材料的防護方法，其特徵在於:所述的活化溶液為稀硫酸，濃度為0.lmol/L。
4.根據權利要求1所述的硼酸鎂晶須增強AZ91鎂基複合材料的防護方法，其特徵在於:化學鍍鎳溫度為60°C左右。
5.根據權利要求1所述的硼酸鎂晶須增強AZ91鎂基複合材料的防護方法，其特徵在於:化學鍍鎳-碳化矽複合鍍層，碳化矽採用邊攪拌邊加入的方式；攪拌速率以碳化矽在鍍鎳溶液中均勻分散為宜。
【文檔編號】C23C18/18GK103966580SQ201410232938
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】王曉民, 南輝, 曹海蓮, 王金穎, 邱彥星, 王丙軍 申請人:青海大學