用于鎂合金的犧牲陽(yáng)極涂層制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于鎂合金的犧牲陽(yáng)極涂層。具體地，描述了單質(zhì)鎂涂層和將它們涂覆到鎂基合金制品表面上的方法。可以將這些涂層選擇為相對(duì)于鎂為陽(yáng)極，并且因此在涂覆到鎂制品上時(shí)可以犧牲并且為制品提供腐蝕保護(hù)。可以通過給它們提供阻擋涂層例如覆蓋著犧牲涂層的惰性鎂合金涂層、轉(zhuǎn)化或陽(yáng)極涂層或油漆來增強(qiáng)這些涂層的實(shí)用性。描述了向鎂基合金制品涂覆犧牲涂層的方法，該方法包括在制品上進(jìn)行物理氣相沉積、在制品上進(jìn)行電沉積并且將制品浸在熔融合金中。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及用于防止由鎂和鎂合金構(gòu)成的制品受到腐蝕侵蝕的方法和涂層。
技術(shù)介紹
鎂和鎂合金制品繼續(xù)大量應(yīng)用于質(zhì)量敏感用途例如汽車，因?yàn)槠涞兔芏群土己玫膹?qiáng)度/重量比使得與普通材料例如低碳鋼相比能夠明顯降低質(zhì)量。但是，鎂在化學(xué)上非常活潑，并且如果未受保護(hù)則將很容易在存在水和水性電解質(zhì)的情況下腐蝕。因此，暴露于水或水和路鹽，例如在多雪區(qū)域中行駛的汽車所經(jīng)常遭受的一樣，會(huì)促使在鎂部件中出現(xiàn)不可接受的腐蝕。為此，已經(jīng)將許多注意力轉(zhuǎn)向在易腐蝕環(huán)境中保護(hù)鎂及其合金的方法。一般采用兩種防止金屬腐蝕的方法：犧牲保護(hù)和阻擋層保護(hù)。犧牲保護(hù)，例如向鐵合金涂覆鋅，向所要保護(hù)的制品涂覆更耐腐蝕的組分或材料涂層，從而在暴露于腐蝕條件時(shí)，該涂層將優(yōu)先于該制品腐蝕。也就是說，該涂層相對(duì)于制品為陽(yáng)極，因此被犧牲以保護(hù)制品。阻擋層保護(hù)相反試圖通過向制品施加不透氣非腐蝕涂層以阻止腐蝕介質(zhì)進(jìn)入到制品中來防止腐蝕介質(zhì)進(jìn)入工件。在這些方法中，犧牲涂層是優(yōu)選的，因?yàn)榧词乖谑軗p、破裂或者以其它方式受損的情況下它們也能繼續(xù)防腐蝕，直到將犧牲涂層消耗光。相反，阻擋層涂層如果受損并且破裂則不再提供保護(hù)，并且由于陽(yáng)極區(qū)域通常比陰極區(qū)域明顯更小，所以會(huì)出現(xiàn)更強(qiáng)烈的腐蝕。對(duì)犧牲涂層的要求在于，該鍍層在電化學(xué)上比所要保護(hù)的制品活性更高，并且在非腐蝕環(huán)境中基本上沒有活性。在化學(xué)上比鎂的活性更高的元素非常少，例如有鋰或鈣，它們?nèi)绱嘶顫姡瑥亩鼈冊(cè)诖蠖鄶?shù)環(huán)境中都會(huì)廣泛地反應(yīng)。因此，其有利的防腐蝕能力會(huì)過早喪失，從而讓它們不能在制品暴露于腐蝕環(huán)境時(shí)保護(hù)該制品。因此，大多數(shù)防止鎂腐蝕的方法都依賴于涂覆阻擋涂層，而不管其伴隨的缺點(diǎn)。因此，對(duì)于鎂和鎂制品而言需要一種更好的給制品提供犧牲保護(hù)的防腐蝕系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)試圖通過采用犧牲涂層來保護(hù)鎂或鎂基合金制品，該犧牲涂層為在涂覆到鎂制品表面上并且暴露于腐蝕環(huán)境時(shí)將優(yōu)先腐蝕并且由此抑制鎂制品的腐蝕的涂層。為此可采用基本上由單質(zhì)鎂構(gòu)成的薄涂層。形成500納米級(jí)至毫米級(jí)或更大數(shù)量級(jí)的涂層厚度。在本專利技術(shù)的一些實(shí)施例中，單質(zhì)鎂犧牲涂層可以通過物理氣相沉積而沉積。如下面在該說明書中所闡述的一樣，在該方法中沉積的單質(zhì)鎂涂層甚至對(duì)于鍛造或鑄造單質(zhì)鎂而言都是陽(yáng)極。在本專利技術(shù)的其它實(shí)施例中，單質(zhì)鎂犧牲涂層例如可以通過電沉積、熔融涂覆或其它涂覆方法來形成。為了進(jìn)一步保護(hù)鎂制品的表面，通過例如與制品直接接觸的犧牲鎂涂層并且使之與保護(hù)性阻擋層重疊，從而結(jié)合鈍態(tài)或惰性阻擋層采用犧牲涂層。可以想到的是，由通常所采用的鑄造或鍛造鎂合金，例如AZ31(標(biāo)稱組分為3wt%-->鋁、1wt%鋅、余量鎂)、AZ91(標(biāo)稱組分為9wt%鋁，1wt%鋅，余量鎂)、AS21(標(biāo)稱組分為2wt%鋁，1wt%硅，余量鎂)、AM60(標(biāo)稱組分為6wt%鋁，0.13－0.60wt%錳，余量鎂)、AE44(標(biāo)稱組分為4wt%鋁，4wt%含鈰的稀土元素合金(稀土)，余量鎂)、以及ZE41(標(biāo)稱組分為4wt%鋁，1wt%鋯，1wt%鈰、余量鎂)形成的制品，可以通過本專利技術(shù)實(shí)踐來保護(hù)其避免腐蝕。很多市場(chǎng)上可以買到的鎂基合金含有大約90wt%或更多的鎂，本專利技術(shù)實(shí)踐可以用于這種合金。可以相信，本專利技術(shù)的單質(zhì)鎂犧牲涂層可以保護(hù)含有超過50wt%鎂的鎂合金涂層。通過在制品的犧牲涂層上覆蓋阻擋涂層，可以保護(hù)犧牲涂層免受某些沖擊，以及因?yàn)楸┞对诟g性或者反應(yīng)性環(huán)境中而導(dǎo)致的通常腐蝕造成的過早反應(yīng)，直到阻擋層破裂。因此，犧牲涂層將會(huì)因?yàn)榈謸醐h(huán)境的阻擋涂層的作用而保持在反應(yīng)狀態(tài)，只有在阻擋層破裂導(dǎo)致其暴露于環(huán)境中才會(huì)被活化。這種互補(bǔ)結(jié)構(gòu)結(jié)合了每種防腐策略的優(yōu)點(diǎn)。因此，可以利用抵擋反應(yīng)性或者腐蝕性環(huán)境的阻擋涂層的有效性來保護(hù)更具電化學(xué)活性的涂層不發(fā)生反應(yīng)，由此消除了犧牲涂層的至少一項(xiàng)憂慮。類似地，犧牲涂層即使在阻擋涂層破裂的情況下也可以持續(xù)保護(hù)制品的能力，克服了對(duì)于阻擋層的主要憂慮。本專利技術(shù)包含很多阻擋涂層，它們已經(jīng)用于鎂和鎂合金，包括：化學(xué)或者電化學(xué)形成的轉(zhuǎn)化層；氣相或者等離子噴射涂層；以及漆或者聚合物涂層。當(dāng)單質(zhì)鎂層被轉(zhuǎn)化層保護(hù)的時(shí)候，可以使得鎂犧牲層厚一些，因?yàn)橐恍╂V可能會(huì)因?yàn)樾纬善渥约旱霓D(zhuǎn)化層而被消耗。此處使用的漆表示通常施加于車體的多種涂層，它們共同地得到了大約150微米的厚度。在這些層可以包括：腐蝕抑制電鍍層、二道底漆、底漆以及清漆層。特別有益的是，如果阻擋層比鎂更硬，例如含鈦鎂合金，從而阻擋涂層也可以將耐損壞或者耐磨損性能傳給制品。需要指出，對(duì)鎂犧牲的任何涂層也會(huì)類似的對(duì)其它的例如基于鐵、鋁、鈦或者鋅的通常結(jié)構(gòu)的金屬和合金犧牲。本專利技術(shù)的其它實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)將從以下本說明書之后的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述中獲得。可以參考附圖，在說明書的以下部分對(duì)其有描述。本專利技術(shù)還提供了以下方案：1.?一種制造的制品，其包括的至少一部分由包含至少90wt%鎂的鑄造或鍛造鎂基合金形成，所述鎂基合金部分具有在所述制品的預(yù)計(jì)用途中容易在含水環(huán)境中腐蝕的表面，所述鎂基合金的表面具有粘性涂層，其基本上由單質(zhì)鎂構(gòu)成，并且在含水環(huán)境中對(duì)于所述鎂基合金部分是陽(yáng)極。2.?如方案1所述的制造的制品，進(jìn)一步包括鎂涂層，其涂覆有鈍態(tài)阻擋層。3.?如方案2所述的制造的制品，其中所述阻擋層為漆。4.?如方案2所述的制造的制品，其中所述阻擋層為比所述單質(zhì)鎂更硬的鎂合金。5.?如方案2所述的制造的制品，其中所述阻擋層為通過在水性溶液中的反應(yīng)物與所述單質(zhì)鎂反應(yīng)而形成的化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層或陽(yáng)極化涂層。6.?一種在含水環(huán)境中給鎂基合金制品表面提供防腐保護(hù)的方法，所述方法包括：在所述表面上形成基本上為單質(zhì)鎂的涂層，所述涂層具有用于在所述制品上的涂層破壞并且鎂合金表面暴露于水時(shí)提供抵抗這種腐蝕的犧牲保護(hù)的厚度。-->7.?如方案6所述的提供防腐保護(hù)的方法，進(jìn)一步包括在所述鎂涂層上形成保護(hù)性阻擋涂層。8.?如方案7所述的方法，其中通過物理氣相沉積來形成所述鎂層，并且通過物理氣相沉積形成鎂和至少一種其它元素的固溶體阻擋涂層。9.?如方案6所述的方法，其中所述鎂層通過電沉積鎂來形成。10.?如方案7所述的方法，其中通過在所述鎂上涂覆漆層來形成所述阻擋層。11.?一種制造的制品，其包括的至少一部分由包含至少50wt%鎂的鑄造或鍛造鎂基合金形成，所述鎂基合金部分具有在所述制品的預(yù)計(jì)用途中容易在含水環(huán)境中腐蝕的表面，所述鎂基合金的表面具有粘性涂層，其基本上由單質(zhì)鎂構(gòu)成，并且在含水環(huán)境中對(duì)于所述鎂基合金部分是陽(yáng)極。12.?如方案11所述的制造的制品，進(jìn)一步包括鎂涂層，其涂覆有鈍態(tài)阻擋層。13.?如方案12所述的制造的制品，其中所述阻擋層為漆。14.?如方案12所述的制造的制品，其中所述阻擋層為比所述單質(zhì)鎂更硬的鎂合金。15.?如方案1所述的制造的制品，其中基本上為單質(zhì)鎂的涂層具有至少為500納米的厚度。16.?如方案1所述的制造的制品，其中所述基本上為單質(zhì)鎂的涂層具有直到大約三個(gè)毫米的厚度。17.?如方案12所述的制造的制品，其中所述基本上為單質(zhì)鎂的涂層具有至少為500納米的厚度。18.?如方案12所述的制造的制品，其中所述基本上為單質(zhì)鎂的涂層具有直到大約為3毫米的厚度。附圖說明圖1是顯示覆蓋有單質(zhì)鎂的犧牲腐蝕保護(hù)層的鎂或者鎂合金制品的局部示意橫截面圖，其中犧牲腐蝕保本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
１．一種制造的制品，其包括的至少一部分由包含至少９０ｗｔ％鎂的鑄造或鍛造鎂基合金形成，所述鎂基合金部分具有在所述制品的預(yù)計(jì)用途中容易在含水環(huán)境中腐蝕的表面，所述鎂基合金的表面具有粘性涂層，其基本上由單質(zhì)鎂構(gòu)成，并且在含水環(huán)境中對(duì)于所述鎂基合金部分是陽(yáng)極。

【技術(shù)特征摘要】
2010.01.27 US 12/6943351.一種制造的制品，其包括的至少一部分由包含至少90wt%鎂的鑄造或鍛造鎂基合金形成，所述鎂基合金部分具有在所述制品的預(yù)計(jì)用途中容易在含水環(huán)境中腐蝕的表面，所述鎂基合金的表面具有粘性涂層，其基本上由單質(zhì)鎂構(gòu)成，并且在含水環(huán)境中對(duì)于所述鎂基合金部分是陽(yáng)極。2.如權(quán)利要求1所述的制造的制品，進(jìn)一步包括鎂涂層，其涂覆有鈍態(tài)阻擋層。3.如權(quán)利要求2所述的制造的制品，其中所述阻擋層為漆。4.如權(quán)利要求2所述的制造的制品，其中所述阻擋層為比所述單質(zhì)鎂更硬的鎂合金。5.如權(quán)利要求2所述的制造的制品，其中所述阻擋層為通過在水性溶液中的反應(yīng)物與所述單質(zhì)鎂反應(yīng)而形成的化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層或陽(yáng)極化涂層。6.一種在含水環(huán)境中給鎂基合金...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：G宋，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：G宋，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：US