專利名稱：一種鎂合金防護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料科學(xué)，特別提供了一種在鎂合金表面沉積多層Al或多層Al/TiN涂層的鎂合金防護(hù)方法。
背景技術(shù)：
鎂合金為最輕的商用金屬結(jié)構(gòu)材料，近年來在汽車、航空、通訊、電子、機(jī)械等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而由于鎂合金的化學(xué)活性較高，在空氣中很容易氧化，生成疏松、保護(hù)能力差的氧化膜，導(dǎo)致鎂合金在潮濕的大氣、土壤和海水中都將發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，阻礙了鎂合金的廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用前景在很大程度上取決于防護(hù)措施。
要提高鎂合金表面的耐腐蝕性能，除改善材料本身的化學(xué)成份及冶金方法外，目前已有的的處理方法是對合金表面進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、電化學(xué)氧化等，以達(dá)到增強(qiáng)合金耐蝕性的目的。人們期待一種對鎂合金防護(hù)效果更好的技術(shù)。
技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種鎂合金防護(hù)技術(shù)。具體而言是在鎂合金表面沉積多層Al及多層Al/TiN涂層，通過對涂層厚度，層數(shù)和工藝參數(shù)的調(diào)整，解決了鎂合金表面涂層防護(hù)性能差，成本高的問題，同時使操作更加安全化和環(huán)?；?br> 本發(fā)明一種鎂合金防護(hù)方法，所述防護(hù)方法是在鎂合金基體表面上涂覆硬質(zhì)薄膜涂層，其特征在于所述硬質(zhì)薄膜涂層是一到多層Al涂層。
本發(fā)明一種鎂合金防護(hù)方法，其特征在于所述防護(hù)方法是先在鎂合金基體表面上涂覆一到多層Al涂層，然后在最外層的Al涂層表面再沉積TiN層。
本發(fā)明所述鎂合金防護(hù)方法，沉積一到多層Al涂層的總厚度為10～100μm，涂層層數(shù)為1-50之間，各層厚度為1-100μm；如果硬質(zhì)薄膜最表面的一層為TiN層，則該層厚度為1-50μm。
本發(fā)明所述鎂合金防護(hù)方法，其特征在于制備Al及TiN涂層采用的方法是以下四種方法之一熱噴涂；濺射；電弧鍍；EB-PVD(電子束物理氣相沉積)，CVD(化學(xué)氣相沉積)。
本發(fā)明所述鎂合金防護(hù)方法，其特征在于在涂層涂覆操作之前優(yōu)選首先進(jìn)行如下的前處理過程首先將基體合金經(jīng)預(yù)磨、拋光或噴沙處理，然后在丙酮或酒精或石油醚中超聲清洗，之后吹干。
本發(fā)明提供了一種鎂合金防護(hù)方法，包括前處理及涂層制備過程，一到多層Al涂層直接沉積在鎂合金基體表面，也可在最外層的Al涂層表面再沉積TiN層。
參見附圖9最下面為基體，其上依次為各層沉積物，最上面的一層為最外層。
本發(fā)明一種鎂合金用新型耐腐蝕涂層及其制備方法，關(guān)鍵在于多層Al涂層的單層厚度及層數(shù)，Al及表面TiN涂層的制備過程可采用常規(guī)工業(yè)方法，最好選用PVD方法制備Al層，表面TiN層可以采用PVD(物理氣相沉積)及CVD(化學(xué)氣相沉積)的方法制備。
要提高鎂合金表面的耐腐蝕性能，除改善材料本身的化學(xué)成份及冶金方法，和對合金表面進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、電化學(xué)氧化外，經(jīng)過發(fā)明人潛心研究，發(fā)現(xiàn)對合金表面進(jìn)行金屬涂覆是可行的最佳方法，其增強(qiáng)合金耐蝕性的效果明顯更優(yōu)。在鎂合金表面沉積金屬涂層可有效保護(hù)基體合金，不同金屬對其保護(hù)作用有明顯的差別，由于鎂合金具有極強(qiáng)的化學(xué)活性，容易受到溶液的腐蝕，能與溶液中的金屬離子發(fā)生過強(qiáng)的置換反應(yīng)，如采用電鍍或化學(xué)鍍的方法實(shí)際工藝較復(fù)雜，并且鍍液中含有CuCN、KCN、NaCN等氰化物，容易污染環(huán)境。研究表明，Al能對鎂合金提供良好的防護(hù)，并且不同厚度及層數(shù)的Al涂層對基體合金的防護(hù)作用也不一樣。我們可以根據(jù)需要在鎂合金基體表面制備一到多層Al涂層，在最外層的Al涂層表面可以進(jìn)一步優(yōu)選制備高硬度的TiN涂層。如能將上述的一到多層Al或一到多層Al涂層外再加TiN涂層應(yīng)用于鎂合金的防護(hù)方面，將極大地提高鎂合金的耐腐蝕性能，還能拓寬其使用范圍。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)利用簡便的工藝，成本較低的Al涂層及多層Al/TiN涂層解決了鎂合金的防蝕問題，工藝簡單，所制備的涂層附著性好，耐腐蝕性佳，可以對外形復(fù)雜、結(jié)構(gòu)各異的工件進(jìn)行處理，從而滿足各種使用要求?？稍谡婵障到y(tǒng)中進(jìn)行涂覆，工藝過程干凈，對涂層的污染小，涂層的質(zhì)量較高，而且易于大規(guī)模和自動化生產(chǎn)。尤其是沉積過程中溫度較低、真空度高，可有效避免元素之間的擴(kuò)散及氧化。


下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
圖1為鎂合金及Al涂層的極化曲線之一；圖2鎂合金及Al/TiN涂層的極化曲線之一；圖3鎂合金及Al涂層的極化曲線之二；圖4鎂合金及Al/TiN涂層的極化曲線之二；圖5鎂合金及Al涂層的極化曲線之三；圖6鎂合金及Al/TiN涂層的極化曲線之三；
圖7鎂合金及Al涂層的極化曲線之四；圖8鎂合金及Al/TiN涂層的極化曲線之四；圖9為本發(fā)明鎂合金防護(hù)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例具體按下述步驟進(jìn)行實(shí)施例1選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用濺射法在基體合金表面制備單一Al層厚度為40μm左右。
從圖1得知濺射Al涂層后，AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例2選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用濺射法在基體合金表面制備單一Al層厚度為40μm左右，然后再用多弧在其表面制備2μm厚左右TiN層。
從圖2得知，與只有一層Al涂層的鎂合金比較，濺射Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例3選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用濺射法在基體合金表面制備2層Al層每層厚度為20μm左右。
從圖3得知，與只有一層Al涂層的鎂合金比較，兩層Al涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例4選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用濺射法在基體合金表面制備2層Al層每層厚度為20μm左右，然后再用多弧在其表面制備2μm厚左右TiN層。
從圖4得知，與只有兩層Al涂層的鎂合金比較，兩層Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例5選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用濺射法在基體合金表面制備3層Al層每層厚度為13μm左右。
從圖5得知，與只有兩層Al涂層的鎂合金比較，三層Al涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例6選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用濺射法在基體合金表面制備3層Al層每層厚度為13μm左右，然后再用多弧在其表面制備2μm厚左右TiN層。
從圖6得知，與只有三層Al涂層的鎂合金比較，三層Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例7選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用濺射法在基體合金表面制備4層Al層每層厚度為10μm左右。
從圖7得知，與只有三層Al涂層的鎂合金比較，四層Al涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例8選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用濺射法在基體合金表面制備4層Al層每層厚度為10μm左右，然后再用多弧在其表面制備2μm厚左右TiN層。
從圖8得知，與只有四層Al涂層的鎂合金比較，四層Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例9選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用濺射法在基體合金表面制備10層Al層每層厚度為10μm左右。
實(shí)施例10選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用濺射法在基體合金表面制備10層Al層每層厚度為10μm左右，然后再用多弧在其表面制備2μm厚左右TiN層。
表1合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表1得知，與只有10層濺射Al涂層的鎂合金比較，10層濺射Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例11選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用濺射法在基體合金表面制備50層Al層每層厚度為2μm左右。
實(shí)施例12選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用濺射法在基體合金表面制備50層Al層每層厚度為2μm左右，然后再用多弧在其表面制備2μm厚左右TiN層。
表2合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表2得知，與只有50層濺射Al涂層的鎂合金比較，50層濺射Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例13選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用濺射法在基體合金表面制備100層Al層每層厚度為1μm左右。
實(shí)施例14選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用濺射法在基體合金表面制備100層Al層每層厚度為1μm左右，然后再用多弧在其表面制備2μm厚左右TiN層。
表3合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表3得知，與只有100層濺射Al涂層的鎂合金比較，100層濺射Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例15選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用多弧法在基體合金表面制備單一Al層厚度為40μm左右。
實(shí)施例16選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用多弧法在基體合金表面制備單一Al層厚度為40μm左右，然后再用多弧在其表面制備2μm厚左右TiN層。
表4合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表4得知經(jīng)過多弧制備一層Al涂層后，AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力顯著增強(qiáng)。與只有一層多弧Al涂層的鎂合金比較，多弧Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例17選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用多弧法在基體合金表面制備2層Al層每層厚度為20μm左右。
實(shí)施例18選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用多弧法在基體合金表面制備2層Al層每層厚為厚度為20μm左右，然后再用多弧在其表面制備2μm厚左右TiN層。
表5合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表5得知，與只有一層多弧Al涂層的鎂合金比較，兩層多弧Al涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。與只有兩層多弧Al涂層的鎂合金比較，兩層多弧Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例19選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用多弧法在基體合金表面制備3層Al層每層厚度為13μm左右。
實(shí)施例20選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用多弧法在基體合金表面制備3層Al層每層厚度為13μm左右，然后再用多弧在其表面制備2μm厚左右TiN層。
表6合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表6得知，與只有一層多弧Al涂層的鎂合金比較，兩層多弧Al涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。與只有三層多弧Al涂層的鎂合金比較，三層多弧Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例21選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用多弧法在基體合金表面制備4層Al層每層厚度為10μm左右。
表7合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表7得知，與只有三層多弧Al涂層的鎂合金比較，四層多弧Al涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例22選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用多弧法在基體合金表面制備4層Al層每層厚度為10μm左右，然后再用多弧在其表面制備2μm厚左右TiN層。
表8合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表8得知，與只有4層多弧Al涂層的鎂合金比較，4層多弧Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例23選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用多弧法在基體合金表面制備10層Al層每層厚度為10μm左右。
實(shí)施例24選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用多弧法在基體合金表面制備10層Al層每層厚度為10μm左右，然后再用多弧在其表面制備2μm厚左右TiN層。
表9合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表9得知，與只有10層多Al涂層的鎂合金比較，10層多弧Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例25選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用多弧法在基體合金表面制備50層Al層每層厚度為2μm左右。
實(shí)施例26選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用多弧法在基體合金表面制備50層Al層每層厚度為2μm左右，然后再用多弧在其表面制備2μm厚左右TiN層。
表10合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表10得知，與只有50層濺射Al涂層的鎂合金比較，50層多弧Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例27選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用多弧在基體合金表面制備100層Al層每層厚度為1μm左右。
實(shí)施例28選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用多弧在基體合金表面制備100層Al層每層厚度為1μm左右，然后再用多弧在其表面制備2μm厚左右TiN層。
表11合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表11得知，與只有100層多弧Al涂層的鎂合金比較，100層多弧Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例29選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用EB-PVD(電子束物理氣相沉積在基體合金表面制備1層Al層厚度為40μm左右。
實(shí)施例30選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用EB-PVD(電子束物理氣相沉積在基體合金表面制備2層Al層每層厚度為20μm左右。
實(shí)施例31選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用EB-PVD(電子束物理氣相沉積在基體合金表面制備3層Al層每層厚度為13μm左右。
實(shí)施例32選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用EB-PVD(電子束物理氣相沉積在基體合金表面制備4層Al層每層厚度為10μm左右。
實(shí)施例33選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用EB-PVD(電子束物理氣相沉積在基體合金表面制備4層Al層每層厚度為10μm左右，然后再用多弧在其表面制備2μm厚左右TiN層。
從表12知，隨Al涂層數(shù)增加，鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。與只有4層多弧Al涂層的鎂合金比較，4層多弧Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
表12合金及涂層的腐蝕電位/電流

實(shí)施例34選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用熱噴涂法在基體合金表面制備單一Al層厚度為40μm左右。
從表13得知經(jīng)過熱噴涂制備一層Al涂層后，AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力顯著增強(qiáng)。
表13合金及涂層的腐蝕電位/電流

實(shí)施例35選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用熱噴涂法在基體合金表面制備單一Al層厚度為40μm左右，然后再用CVD法在其表面制備2μm厚左右TiN層。

表14合金及涂層的腐蝕電位/電流從表14得知，與只有一層熱噴涂Al涂層的鎂合金比較，熱噴涂Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例36選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用熱噴涂法在基體合金表面制備2層Al層每層厚度為20μm左右。
表15合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表15得知，與只有一層熱噴涂Al涂層的鎂合金比較，兩層熱噴涂Al涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例37選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用熱噴涂法在基體合金表面制備2層Al層每層厚為厚度為20μm左右，然后再用CVD法在其表面制備2μm厚左右TiN層。
表16合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表16得知，與只有兩層多弧Al涂層的鎂合金比較，兩層多弧Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例38選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用熱噴涂法在基體合金表面制備3層Al層每層厚度為13μm左右。
表17合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表17得知，與只有兩層熱噴涂Al涂層的鎂合金比較，三層熱噴涂Al涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例39選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用熱噴涂法在基體合金表面制備3層Al層每層厚度為13μm左右，然后再用CVD在其表面制備2μm厚左右TiN層。
表18合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表18得知，與只有三層多弧Al涂層的鎂合金比較，三層多弧Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例40選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用熱噴涂法在基體合金表面制備4層Al層每層厚度為10μm左右。
表19合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表19得知，與只有三層熱噴涂Al涂層的鎂合金比較，四層熱噴涂Al涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例41選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用熱噴涂法在基體合金表面制備4層Al層每層厚度為10μm左右，然后再用CVD法在其表面制備2μm厚左右TiN層。
表20合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表20得知，與只有四層多弧Al涂層的鎂合金比較，四層Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例42選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用EB-PVD(電子束物理氣相沉積在基體合金表面制備50層Al層每層厚度為2μm左右，然后再用CVD法在其表面制備10μm厚左右TiN層。
實(shí)施例43選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用EB-PVD(電子束物理氣相沉積)在基體合金表面制備100層Al層每層厚度為1μm左右，然后再用CVD法在其表面制備10μm厚左右TiN層。
表21合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表21得知，與只有50層Al涂層的鎂合金比較，100層Al涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例44選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用CVD(化學(xué)氣相沉積)在基體合金表面制備1層Al層厚度為10μm左右。
實(shí)施例45選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用CVD(化學(xué)氣相沉積)在基體合金表面制備2層Al層每層厚度為5μm左右。
實(shí)施例45選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用CVD(化學(xué)氣相沉積)在基體合金表面制備3層Al層每層厚度為3μm左右。
實(shí)施例46選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用采用CVD(化學(xué)氣相沉積)在基體合金表面制備4層Al層每層厚度為2.5μm左右。
實(shí)施例47選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用CVD(化學(xué)氣相沉積)在基體合金表面制備4層Al層每層厚度為2.5μm左右，然后再用多弧在其表面制備2μm厚左右TiN層。
表22合金及涂層的腐蝕電位/電流

從表22得知，隨Al涂層數(shù)增加，鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。與只有4層多弧Al涂層的鎂合金比較，4層多弧Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力顯著增強(qiáng)。
實(shí)施例48選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用熱噴涂法在基體合金表面制備1層Al層厚度為200μm左右。
實(shí)施例49選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用熱噴涂法在基體合金表面制備2層Al層每層厚度為100μm左右。
實(shí)施例50選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用熱噴涂法在基體合金表面制備3層Al層每層厚度為67μm左右。
實(shí)施例51選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用采用熱噴涂法在基體合金表面制備4層Al層，每層厚度為25μm左右。
實(shí)施例52選材為鑄態(tài)AZ91D合金，樣品尺寸為15mm×10mm×3mm，用1000grit砂紙打磨，以保證基體具有相同的表面粗糙度，然后進(jìn)行堿性除油→丙酮超聲清洗→涂層制備。采用熱噴涂法在基體合金表面制備4層Al層，每層厚度為25μm左右，然后再用多弧在其表面制備2μm厚左右TiN層。
從表23得知，隨Al涂層數(shù)增加，鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力進(jìn)一步顯著增強(qiáng)。與只有4層多弧Al涂層的鎂合金比較，4層多弧Al涂層基礎(chǔ)上再增加TiN涂層使得AZ91D鎂合金的腐蝕電位升高，腐蝕電流降低，耐蝕能力顯著增強(qiáng)。
表23合金及涂層的腐蝕電位/電流

對比例對比例1滲鋁防護(hù)涂層(L.Zhu，G.L.Song，Surf.Coat &Tech，2005，online)，通過純Al粉在鎂合金表面涂覆，再經(jīng)過420℃退火的方法，在鎂合金表面形成了鋁合金涂層。測量動電位極化曲線方式對其進(jìn)行耐蝕能力評價。其腐蝕電位為-1.47V，其腐蝕電流為10μA，耐蝕能力比鎂合金提高3個數(shù)量級。其耐蝕效果不如本發(fā)明。
對比例2AlN多層物理氣相沉積防護(hù)涂層(H.Altun，S.Sen，Mater.&Design，2005 on line)，通過磁控濺射的方法，分別在鎂合金上形成3層的AlN防護(hù)涂層。測量動電位極化曲線方式對其進(jìn)行耐蝕能力評價。其腐蝕電位為-1.42V，其腐蝕電流為100μA，耐蝕能力比鎂合金提高3個數(shù)量級。其耐蝕效果不如本發(fā)明。
對比例3納米Ti物理氣相沉積防護(hù)涂層(E.Zhang，L.Xu，K.Yang，Script.Mater.53(2005)523)，通過磁控濺射的方法，分別在鎂合金上形成Ti防護(hù)涂層。測量動電位極化曲線方式對其進(jìn)行耐蝕能力評價。出其腐蝕電位為-1.352V，其腐蝕電流為21.5μA，耐蝕能力比鎂合金提高1個數(shù)量級。其耐蝕效果不如本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金防護(hù)方法，所述防護(hù)方法是在鎂合金基體表面上涂覆硬質(zhì)薄膜涂層，其特征在于所述硬質(zhì)薄膜涂層是1到多層Al涂層。
2.按照權(quán)利要求1所述鎂合金防護(hù)方法，其特征在于所述防護(hù)方法是在鎂合金基體表面上的1到多層Al涂層的外層表面再沉積TiN層。
3.按照權(quán)利要求1或2所述鎂合金防護(hù)方法，其特征在于制備Al及TiN涂層采用的方法是以下四種方法之一熱噴涂；濺射；電弧鍍；EB-PVD(電子束物理氣相沉積)，CVD(化學(xué)氣相沉積)。
4.按照權(quán)利要求3所述鎂合金防護(hù)方法，其特征在于在涂層涂覆操作之前，基體合金首先經(jīng)預(yù)磨、拋光或噴沙，在丙酮或酒精或石油醚中超聲清洗后吹干。
5按照權(quán)利要求3所述鎂合金防護(hù)方法，其特征在于沉積一到多層Al涂層的總厚度為10～200μm，涂層層數(shù)為1-50之間，各層厚度為1-100μm。
全文摘要
一種鎂合金用新型耐腐蝕涂層及其制備方法，其特征在于所述涂層是多層Al或多層Al/TiN涂層?；w合金首先經(jīng)預(yù)磨、拋光或噴沙，在丙酮或酒精或石油醚中超聲清洗后吹干；多層Al涂層直接沉積在基體表面，也可在多層Al涂層表面再沉積TiN層。表面沉積多層Al涂層，涂層總厚度為10～200μm，涂層層數(shù)為1－50之間，各層厚度為1－100μm，表面TiN層厚度為1－50μm。本發(fā)明解決了鎂合金化學(xué)轉(zhuǎn)化膜耐腐蝕性能不顯著的問題，又解決了鎂合金直接化學(xué)鍍的環(huán)保問題。在AZ91D鎂合金實(shí)施例上得到了良好防蝕、耐磨效果的鍍層，為鎂合金的防護(hù)提供了一種有效的措施。
文檔編號C23C16/20GK1958846SQ20051004763
公開日2007年5月9日 申請日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月3日
發(fā)明者謝冬柏, 張濤, 朱圣龍, 王福會, 王世臣 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所