一种基于镁合金保护层的快速自修复体系的制备方法

文献发布时间：2023-06-19 11:22:42

技术领域

本发明属于材料表面改性及涂层领域，具体地说，本发明涉及一种在镁合金保护层上制备快速自修复体系的方法，该镁合金保护层可为镀层、阳极氧化层、微弧氧化层以及电泳层等。

背景技术

镁合金作为轻质的金属材料，因其导热性好，比强度和比刚度高，易于切削加工等优点在航空航天、医疗、运输和电子工业等领域已经广泛应用。但镁的化学性质活泼、耐蚀性差，这在一定程度上限制了镁合金材料的使用。目前针对镁合金常用的腐蚀防护手段是在其表面施加保护层，如镀层，阳极氧化层、微弧氧化层和电泳层等。

传统的保护层虽然一定程度上延长了镁合金的使用寿命，但镁合金保护层一旦受到外力或环境因素出现破损时将失去防护作用，因此在镁合金保护层表面开发一种具有快速自修复功能的保护体系势在必行。

“自修复”的概念从上世纪80年代就已经提出，受限于修复时间和修复效果，到目前为止在金属的腐蚀防护领域并未发现成熟的应用体系。从实际应用角度考虑，简化制作过程、降低制作成本、缩短自修复时间、提升自修复效果是实现自修复材料大规模应用的关键。

为解决上述问题，提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于镁合金保护层的快速自修复体系的制备方法，旨在通过简单的制备过程赋予传统的镁合金保护层快速自修复功能，延长镁合金的服役时间，降低维护成本。

为满足上述目的，本发明提出将一定量的植酸溶解在无水溶剂中制成自修复液，然后将其通过浸渍法浸涂在镁合金保护层表面，制成具有快速自修复功能的修复层。当镁合金保护层出现破损电解质溶液进入时，将快速触发修复机制，实现破损处的自主修复。

本发明的技术方案如下：

步骤1，将一定量植酸溶解到无水溶剂中，制成自修复液。

步骤2，对镁合金保护层进行预处理，将表面用去离子水冲洗干净，然后充分干燥。

步骤3，通过浸渍法将自修复液浸涂在镁合金保护层表面，低温下充分干燥。

在步骤1中，所用植酸溶液含水量不高于30％，所用溶剂为无水乙醇。植酸在无水溶剂中的浓度视镁合金保护层厚度而定，如保护层厚度在20μm以下时，植酸浓度为0.15-2g/mL。

在步骤3中，干燥温度不超过50℃。

在步骤1、2、3中，整个制备过程中避免水的进入，体系保持相对干燥的环境。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明解决了传统镁合金保护层在出现破损时无法实现自主修复的问题，极大地延长了镁合金的服役时间，降低了维护成本。此外，本发明制作过程简单、成本低廉、可操作性强，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是含修复层的镁合金保护层表面(实验组)在3.5wt.％NaCl溶液中浸渍2min前后的SEM图。

图2是含修复层的镁合金保护层表面(实验组)在3.5wt.％NaCl溶液中浸渍2min后划痕修复处的EDS图。

图3是不含修复层的镁合金保护层表面(对照组)在3.5wt.％NaCl溶液中浸渍2min前后的SEM图。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

评价实验数据如下：

(1)在含修复层的镁合金保护层(以镀铝层为例)表面(实验组)用刻刀划出约4mm的划痕，使用3.5wt.％NaCl对划痕区域进行浸渍，浸渍时间2min。浸渍结束后用去离子水将表面冲洗干净，充分干燥。使用SEM/EDS对划痕区域的修复情况进行观察分析。SEM结果显示，划痕区域已经被完全修复。EDS结果证实，划痕区域被大量的植酸镁填充，这表明自修复层已经发挥了作用。

(2)在不含修复层的镁合金保护层(以镀铝层为例)表面(对照组)用刻刀划出约4mm的划痕用于对照，使用3.5wt.％NaCl对划痕区域进行浸渍，浸渍时间2min。浸渍结束后用去离子水将表面冲洗干净，充分干燥。使用SEM/EDS对划痕区域的修复情况进行观察分析。SEM结果显示，划痕区域发生腐蚀，没有修复迹象。

所用镁合金保护层均为镀铝层，厚度为15-17μm。植酸含量：70％。

实施例1

(1)将1.5g植酸溶解到10mL无水乙醇中，制成自修复液。