镁合金双层有机复合涂层及其制备方法

本发明涉及镁合金材料表面处理，尤其涉及一种具有高耐蚀与自治愈防腐功能的镁合金双层有机复合涂层及其制备方法。

背景技术：

1、镁合金凭借其低密度、高强度和优异的可加工性等性能已成为车辆、航天和船舶等领域的重要研究热点。然而，在复杂的工况条件下，镁合金经常因腐蚀和磨损等问题而造成巨大的能耗、经济损失和设备损坏。因此，目前已开发出许多表面处理措施来提高镁合金的耐腐蚀性，比如：研发出等离子体电解氧化(简写为peo)涂层、超疏水涂层、聚合物涂层等。在这些保护性涂层中，基于环氧树脂(简写为ep)的有机涂层技术以其简单、低成本、耐高温、耐低温、环保等优点而被广泛应用于金属防腐中。然而，随着工业环境变得越来越复杂，传统ep涂层的防腐效果已难以满足人类社会发展的要求。因而，近年来通过在ep涂层中引入二维纳米填料是提高涂层耐蚀性最有前途的方法。

2、ti3c2tx作为一种具有吸引力的二维层状过渡金属碳化物，其表现出的大比表面积、自润滑性和环境友好性等特性，使其被应用于防腐蚀和摩擦学技术领域。但是，单纯的将ti3c2tx与ep混合制成的复合涂层却并不能提供长时间的耐腐蚀性能，究其原因在于：ti3c2tx具有高金属电导率，当由ti3c2tx与ep混合制成的复合涂层形成于镁合金表面上时，ti3c2tx在复合涂层与金属(即镁合金)界面处会不可避免地与金属接触，进而，ti3c2tx的导电网络形成的电偶腐蚀会造成镁合金局部腐蚀。

3、因此，亟需提供一种既能抑制ti3c2tx加剧镁合金腐蚀作用，又能提高涂层自修复性能的方法。有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、为了克服上述缺陷，本发明提供了一种镁合金双层有机复合涂层及其制备方法，该制备方法简单可行、易于操作，制作出的镁合金双层有机复合涂层集绿色环保、高耐蚀、自治愈等多重防护功能于一体，可实现对镁合金进行及时、高效和长期保护。

2、本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种镁合金双层有机复合涂层的制备方法，包括：提供镁合金；先于所述镁合金上制作一层具备自治愈防腐功能的ldh基自愈合涂层，再于所得ldh基自愈合涂层上制作一层具备耐蚀功能的ti3c2tx@ep有机涂层，即得到该镁合金双层有机复合涂层。

3、作为本发明的进一步改进，所述ldh基自愈合涂层的制备方法包括以下步骤：

4、s11、备料；

5、对所述镁合金进行预处理，得到表面洁净的所述镁合金；

6、按照下述mgal-cys-ldh生长液的原料配方准备原材料：按质量百分比计，六水合硝酸镁0.6％～1.5％、九水合硝酸铝0.5％～1％、半胱氨酸0.1％～0.4％、naoh溶液0.1％～0.5％、以及余量的去离子水；上述原材料均为分析纯；

7、s12、制作mgal-cys-ldh生长液；

8、首先，将配方量的六水合硝酸镁和九水合硝酸铝均投入到适量的去离子水中，充分搅拌均匀，得到第一溶液；

9、然后，将配方量的半胱氨酸和部分naoh溶液均投入到适量的去离子水中，充分搅拌均匀，得到第二溶液；

10、紧接着，利用滴管将所得第二溶液缓慢滴加到所得第一溶液中进行混合后，再加入余下的naoh溶液来调节混合溶液的ph值为9～11，得到mgal-cys-ldh生长液；

11、s13：将所得mgal-cys-ldh生长液和表面洁净的所述镁合金一起投放到水热釜中，并在温度为110～130℃的条件下进行水热反应10～13h；然后待水热釜冷却后从中取出物品，即实现在所述镁合金上制得膜厚度为2～10微米、且具备自治愈防腐功能的所述ldh基自愈合涂层。

12、作为本发明的进一步改进，上述s11中，对所述镁合金进行预处理的方法为：

13、s111、先将准备好的镁合金切割成设定尺寸，然后依次用400目、800目、1200目和2000目的砂纸对切割好的镁合金进行打磨抛光处理，得到预处理工件a；

14、s112、对所得预处理工件a进行第一次无水乙醇超声清洗，待清洗干净后冷风干燥，得到预处理工件b；

15、s113、使用碱溶液对所得预处理工件b进行碱清洗，以去除预处理工件b表面上的氧化物；

16、s114、对碱清洗后的预处理工件b进行第二次无水乙醇超声清洗，待清洗干净后再次冷风干燥，即得到表面洁净的镁合金，备用。

17、作为本发明的进一步改进，所述ti3c2tx@ep有机涂层的制备方法包括以下步骤：

18、s21、备料；

19、按照下述ti3c2tx@ep涂料的原料配方准备原材料：按质量百分比计，ti3c2tx粉末0.15％～0.25％、环氧树脂15％～18％、去离子水45％～52％和固化剂30％～35％；上述原材料均为分析纯；

20、s22、制作ti3c2tx@ep涂料；

21、首先，将配方量的ti3c2tx粉末投入到配方量的去离子水中，并在室温下充分搅拌至分散均匀，得到第一混合物；

22、然后，依次将配方量的环氧树脂和固化剂投入到上述第一混合物中，并充分搅拌至分散均匀，得到第二混合物；

23、紧接着，将所得第二混合物放置于真空箱中进行静置，以消除混合物中的气泡，制得所述ti3c2tx@ep涂料；

24、s23、采用喷涂工艺将所得ti3c2tx@ep涂料均匀喷涂到所述ldh基自愈合涂层上，待ti3c2tx@ep涂料固化后，即实现在所述ldh基自愈合涂层上制得膜厚度为60～80微米、且具备耐蚀功能的所述ti3c2tx@ep有机涂层。

25、作为本发明的进一步改进，所述固化剂采用聚甲基丙烯酸甲酯。

26、作为本发明的进一步改进，上述s22中，在制作所述第一混合物和所述第二混合物时均采用磁力搅拌方式，且该磁力搅拌的工作参数为：转速2000～2500rpm，搅拌时间1～2h；

27、在进行静置时的工作参数为：静置温度为室温，静置时间为10～15min。

28、作为本发明的进一步改进，上述s23中，利用空气压缩式喷雾器将所得ti3c2tx@ep涂料均匀喷涂到所述ldh基自愈合涂层上，且喷涂工作参数为：喷涂压强为20～50psi；喷涂距离为10～15cm；

29、对ti3c2tx@ep涂料进行固化的工作参数为：固化温度50～70℃，固化时间20～25min。

30、作为本发明的进一步改进，还包括步骤s24：对s23制得的由所述镁合金、所述ldh基自愈合涂层和所述ti3c2tx@ep有机涂层组成的复合体进行去离子水超声清洗及干燥处理，得到该镁合金双层有机复合涂层。

31、作为本发明的进一步改进，上述s24中，进行去离子水超声清洗及干燥处理的工作参数分别为：清洗频率30～40khz，清洗时间10～20min；干燥温度50～60℃，干燥时间10～15min。

32、本发明还提供了一种镁合金双层有机复合涂层，采用本发明所述的镁合金双层有机复合涂层的制备方法制备而成。

33、本发明的有益效果是：1)本发明通过在镁合金上制作双层有机复合涂层，并对两个涂层的制作步骤(即涂层布局)进行优控，具体表现为：先于镁合金上制作所述ldh基自愈合涂层，再于所述ldh基自愈合涂层上制作所述ti3c2tx@ep有机涂层；从而可给予镁合金优异的耐蚀和自治愈等性能，实现对镁合金进行及时、高效和长期保护。2)本发明在制作所述ldh基自愈合涂层时，采用绿色、环保的谷氨酸(cys)作为插入mgal-ldh中的有机缓蚀剂，很好地克服了无机缓蚀剂离子的污染，具有绿色环保功能。3)本发明提供的制备方法简单可行、易于操作，虽然是针对镁合金防腐而提出的，但所提供的具有多功能防护作用的复合涂层技术可进一步推广应用于其它需要防腐的材料上。