一种硼酸镁晶须增强AZ91镁基复合材料的防护方法

摘要

本发明属于新材料、盐湖化工领域技术，涉及一种硼酸镁晶须增强AZ91镁基复合材料的防护方法。本发明制备方法包括如下步骤：1）制备溶液1步骤；2）镁基复合材料化学镀前处理工艺；3）制备化学镀镍-碳化硅溶液步骤；4）化学镀镍-碳化硅步骤　将步骤3）所制得的溶液水浴加热到60℃后恒温，然后将步骤2中所得的镁基复合材料放入镀镍溶液中，边搅拌边加入碳化硅施镀。本发明在镁基复合材料表面及裸露晶须上沉积上致密、结合力良好的化学镀层，提高了镁基复合材料的耐蚀性能，较好地解决了镁基复合材料易腐蚀的问题，提高了其外部环境适应能力。本发明方法制备的材料既可以用于航空航天领域，又可用于汽车产业、手机、电脑、相机等电子产品产业。

说明书

技术领域

本发明涉及新材料领域、盐湖化工领域技术，涉及一种硼酸镁晶须增强AZ91镁基复合材料的防护方法。

背景技术

镁合金具有丰富的储量和诸多优良性能，然而迄今为止镁的应用仍然非常有限。造成这种现状的主要原因之一就是镁合金的腐蚀问题。腐蚀问题长期以来极大地限制了镁基复合材料在工程领域中的广泛应用，使镁基复合材料的性能得不到充分发挥。一方面是镁合金需求量增加的趋势，另一方面却是镁合金的腐蚀问题制约了其应用和发展，即耐蚀性差成了制约镁合金发挥潜力的瓶颈。在我国因腐蚀造成的直接损失达2000亿元，包括间接损失，总费用达到5000亿元，占国民经济生产总值的5%。因此，加强镁的耐蚀性研究，积极探索增强镁基复合材料耐蚀性的途径，开发具有高耐蚀性能的镁基复合材料，对于推动镁基复合材料作为结构材料的应用并充分发挥其性能优势具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于开发一种硼酸镁晶须增强AZ91镁基复合材料的防护方法。该方法具有操作简单，成本低，能够有效提高镁基复合材料的耐腐蚀能力及使用寿命等诸多优点。

本发明一种硼酸镁晶须增强AZ91镁基复合材料的防护方法，所述的方法包括如下步骤：

1）化学镀镍前处理溶液的配制步骤　将HF和H₂SO₄混合，制得溶液1；二者的体积配比为2：1；

2）镁基复合材料化学镀镍的前处理工艺步骤　将镁基复合材料经砂纸按400#、600#、1000#、1200#顺序打磨后，在丙酮中超声波除油15min；从打磨到除油的每个环节中间加水洗步骤；

将除油后的镁基复合材料水洗后放入步骤1）中溶液，浸泡15-30秒，水洗后在稀硫酸中浸泡20秒进行活化；

3）化学镀镍-碳化硅溶液配制步骤　以碱式碳酸镍为主盐，次亚基磷酸钠为还原剂，氟化氢铵为稳定剂，氟化氢和氨水调节pH值，柠檬酸钠为缓冲剂配制化学镀镍溶液；其配比为：10～35 g/L 2NiCO₃·3Ni(OH)₂·4H₂O，10～30>2PO₂·H₂O，30>4OH，pH值为5.0～8.0，温度为50～85>6H₆O₇，10>4HF₂；

4）化学镀镍步骤　将步骤3）所制得的溶液水浴加热到60℃后恒温，然后将步骤2）中所得的镁基复合材料放入镀镍溶液中，边搅拌边加入碳化硅4-6g/L施镀。

本发明一种硼酸镁晶须增强AZ91镁基复合材料的防护方法与现有技术相比较的如下有益效果：本发明以晶须增强的镁基复合材料为基体，用化学镀的方法在晶须增强镁基复合材料的表面沉积镍磷-碳化硅复合镀层。为青海省镁合金企业提供制备高性能和高耐腐蚀性晶须增强镁基复合材料提供理论依据以及技术支持。

本发明所采用稀硫酸对化学镀前镁基复合材料进行活化，可以有效改善镁基复合材料与镀层之间的结合力；碳化硅颗粒的添加，能有效提高镀层耐磨性能；化学镍磷镀层具有优良的耐腐蚀性能和较强的化学稳定性的特点。本发明将三者有机地结合起来，可有效延长镁基复合材料寿命，能够进一步拓展镁基复合材料的应用领域。

本发明一种硼酸镁晶须增强AZ91镁基复合材料的防护方法具有操作简单，成本低，能够有效提高镁基复合材料的耐腐蚀能力及使用寿命等诸多优点。本发明方法制备的材料既可以用于航空航天产业，也可以用于汽车、手机、电脑、相机等产业。

下面结合实施例对本发明一种硼酸镁晶须增强AZ91镁基复合材料的防护方法作进一步描述。

本发明一种硼酸镁晶须增强AZ91镁基复合材料的防护方法包括如下步骤：

1）化学镀镍前处理溶液的配制步骤　将HF和H₂SO₄混合，制得溶液1；二者的体积配比为2：1；

2）镁基复合材料化学镀镍的前处理工艺步骤　将镁基复合材料经砂纸按400#、600#、1000#、1200#顺序打磨后，在丙酮中超声波除油15min；从打磨到除油的每个环节中间加水洗步骤；

将除油后的镁基复合材料水洗后放入步骤1）中溶液，浸泡15-30秒，水洗后在稀硫酸中浸泡20秒进行活化；

3）化学镀镍-碳化硅溶液配制步骤　以碱式碳酸镍为主盐，次亚基磷酸钠为还原剂，氟化氢铵为稳定剂，氟化氢和氨水调节pH值，柠檬酸钠为缓冲剂配制化学镀镍溶液；其配比为：10～35 g/L 2NiCO₃·3Ni(OH)₂·4H₂O，10～30>2PO₂·H₂O，30>4OH，pH值为5.0～8.0，温度为50～85>6H₆O₇，10>4HF₂；

4）化学镀镍步骤　将步骤3）所制得的溶液水浴加热到60℃后恒温，然后将步骤2）中所得的镁基复合材料放入镀镍溶液中，边搅拌边加入碳化硅4-6g/L施镀。

步骤1所述的溶液溶质为氢氟酸和硫酸，氢氟酸和稀硫酸浓度均为0.1mol/L。

所述的活化溶液为稀硫酸，浓度为0.1mol/L。

所述的化学镀镍温度为60℃左右。

所述的化学镀镍-碳化硅复合镀层，碳化硅采用搅拌加入的方式；搅拌速率以碳化硅在镀镍溶液中均匀分散为宜。

实施例1。

按照普通化学镀镍工艺进行化学镀镍溶液的配制，所需药品及用量如下：10 g/L 2NiCO₃·3Ni(OH)₂·4H₂O，10>2PO₂·H₂O，30>4OH，pH值为5.0，温度为50>6H₆O₇，10>4HF₂。将配制好的溶液放入恒温水浴锅中进行加热恒温。

将清洗好的镁基复合材料按照打磨-水洗-除油-水洗-活化的步骤进行前处理，放到化学镀溶液中进行施镀。同时加入碳化硅4g/L微粉并加以搅拌，以碳化硅在镀液中均匀分散为宜。在60℃施镀2小时。

将上述实验得到的镁基复合材料在电子显微镜下观察，镍磷镀层致密无缺陷、碳化硅颗粒较均匀的分散在镀层上；将镀层在3.5%氯化钠溶液中进行电化学测试，结果表明：镀层自腐蚀电位为-0.523V，比镁基复合材料自腐蚀电位（-1.214 V）高近0.7V。通过热震及锉刀实验，镀层没有起皮或脱落现象，这表明镀层与镁基复合材料基体结合力良好。

实施例2。

按照普通化学镀镍工艺进行化学镀镍溶液的配制，所需药品及用量如下：25 g/L 2NiCO₃·3Ni(OH)₂·4H₂O，20>2PO₂·H₂O，30>4OH，pH值为605，温度为70>6H₆O₇，10>4HF₂。将配制好的溶液放入恒温水浴锅中进行加热恒温。

将清洗好的镁基复合材料按照打磨-水洗-除油-水洗-活化的步骤进行前处理，放到化学镀溶液中进行施镀。同时加入碳化硅5g/L微粉并加以搅拌，以碳化硅在镀液中均匀分散为宜。在60℃施镀2小时。

将上述实验得到的镁基复合材料在电子显微镜下观察，镍磷镀层致密无缺陷、碳化硅颗粒较均匀的分散在镀层上；将镀层在3.5%氯化钠溶液中进行电化学测试，结果表明：镀层自腐蚀电位为-0.523V，比镁基复合材料自腐蚀电位（-1.214 V）高近0.7V。通过热震及锉刀实验，镀层没有起皮或脱落现象，这表明镀层与镁基复合材料基体结合力良好。

实施例3。

按照普通化学镀镍工艺进行化学镀镍溶液的配制，所需药品及用量如下： 35 g/L 2NiCO₃·3Ni(OH)₂·4H₂O， 30>2PO₂·H₂O，30>4OH，pH值为8.0，温度为85>6H₆O₇，10>4HF₂。将配制好的溶液放入恒温水浴锅中进行加热恒温。

将清洗好的镁基复合材料按照打磨-水洗-除油-水洗-活化的步骤进行前处理，放到化学镀溶液中进行施镀。同时加入碳化硅6g/L微粉并加以搅拌，以碳化硅在镀液中均匀分散为宜。在60℃施镀2小时。

将上述实验得到的镁基复合材料在电子显微镜下观察，镍磷镀层致密无缺陷、碳化硅颗粒较均匀的分散在镀层上；将镀层在3.5%氯化钠溶液中进行电化学测试，结果表明：镀层自腐蚀电位为-0.523V，比镁基复合材料自腐蚀电位（-1.214 V）高近0.7V。通过热震及锉刀实验，镀层没有起皮或脱落现象，这表明镀层与镁基复合材料基体结合力良好。