本發明涉及一種鎂合金材料表面高耐蝕性熱噴涂涂層的制備方法，該技術主要針對航天器輕量化設計對鎂合金的應用需求，滿足鎂合金在地面測試、儲存、運輸等過程中的腐蝕防護要求。通過電弧絲材熱噴涂的方法在鎂合金材料表面噴涂制備形成金屬防護涂層，然后對涂層進行后處理及熱處理，以有效的提升涂層的腐蝕防護能力。
背景技術：
受發射成本的影響，航天器結構材料一般都采用輕質合金進行制造，常用材料為鈦合金、鋁合金及鎂合金。其中，鎂合金密度約為1.78g/cm3，約為鋁合金的2/3，是最輕的結構金屬，具有密度低、比強度高、阻尼減振性好、電磁屏蔽能力強、導電導熱性好等一系列優點，是航天器結構減重的理想材料。但由于鎂的電極電位低，約為-2.37V，化學性質活潑，在自然大氣中鎂合金極易形成氧化膜，且自然形成的氧化膜疏松多孔，不能對鎂合金基體形成有效的保護，這一特點使得鎂合金產品在地面試驗、運輸、貯存等環節中易發生腐蝕。因此，需要對鎂合金材料進行表面處理以提高鎂合金的防腐性能，滿足航天器應用對鎂合金材料的防腐性能需求。
現有技術中，鎂合金
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種鎂合金材料表面高耐蝕性熱噴涂涂層的制備方法。本發明所述制備方法主要采用電弧絲材熱噴涂的方法實現在鎂合金材料表面防護性金屬涂層的制備，并通過孔隙封閉及熱處理，實現涂層高耐蝕性的功能。
本發明的技術解決方案是：
一種鎂合金表面高耐蝕性熱噴涂涂層的制備方法，該方法的步驟包括：
(1)將鎂合金材料表面進行除油處理；
(2)對經過步驟(1)除油處理后的鎂合金材料表面進行噴砂處理；
(3)采用電弧熱噴涂的方法在步驟(2)得到的鎂合金材料表面進行金屬涂層的熱噴涂制備；
(4)對步驟(3)得到的鎂合金材料表面金屬涂層采用封閉溶膠劑進行改性處理，之后放入150～250℃烘箱中烘烤4～8小時，得到表面有一層高耐蝕性熱噴涂涂層鎂合金。
所述的步驟(1)中，進行除油時采用汽油或乙醇進行沖洗或擦拭處理。
所述的步驟(2)中，進行噴砂處理時噴砂砂粒為金剛砂，粒徑為80～120目；噴砂氣壓控制在0.2Mpa～0.5Mpa范圍。
所述的步驟(3)中，所述的熱噴涂時的參數為：噴涂電壓為30-35V，噴涂電流為90-110A，噴涂氣壓為0.7-0.9MPa，噴涂距離為150～350mm，噴涂氣源為壓縮空氣。
所述的步驟(3)中，所述的金屬涂層所采用的原料為鋁絲或鋁合金絲，鋁絲或或鋁合金絲的直徑為1.6-2.3mm；所述的金屬涂層的厚度為60～250μm。
所述的步驟(4)中，改性方法為：將表面涂有金屬涂層的鎂合金材料浸漬到封閉溶膠劑中或是采用紗布蘸取封閉溶膠劑擦拭金屬涂層表面，然后將鎂合金材料從封閉溶膠劑中取出后放置1-3h晾干或是直接晾干1-3h。
所述的封閉溶膠劑包括硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無水乙醇和乙酸丁酯，以無水乙醇和乙酸丁酯的總質量為100份計算，硅烷表面處理劑的質量份數為0.5-5份，納米氧化硅的質量份數為0.5-2份；
所述的硅烷表面處理劑為硅烷改性偶聯劑；
無水乙醇和乙酸丁酯的總質量為100份時，其中無水乙醇的質量份數為10-90份。
所述的封閉溶膠劑還包括可聚合型有機硅，可聚合型有機硅的質量份數為1-5份；
所述的可聚合型有機硅為小分子的羥基硅油或含氫硅油，小分子的羥基硅油的粘度不大于5000Pa·s。
所述的封閉溶膠劑的制備方法，步驟為：將硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無水乙醇和乙酸丁酯進行混合，在室溫-80℃的條件下攪拌4-8h，攪拌時的轉速為300-1000轉/min，得到封閉溶膠劑。
當封閉溶膠劑中包括可聚合型有機硅時，將可聚合型有機硅與硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無水乙醇、乙酸丁酯進行混合，然后在室溫-80℃的條件下攪拌4-8h，攪拌時的轉速為300-1000轉/min，得到封閉溶膠劑。
一種封閉溶膠劑，包括硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無水乙醇和乙酸丁酯，以無水乙醇和乙酸丁酯的總質量為100份計算，硅烷表面處理劑的質量份數為0.5-5份，納米氧化硅的質量份數為0.5-2份；所述的硅烷表面處理劑為硅烷改性偶聯劑；無水乙醇和乙酸丁酯的總質量為100份時，其中無水乙醇的質量份數為10-90份。
所述的封閉溶膠劑還包括可聚合型有機硅，可聚合型有機硅的質量份數為1-5份；
所述的可聚合型有機硅為小分子的羥基硅油或含氫硅油，小分子的羥基硅油的粘度不大于5000Pa·s。一種封閉溶膠劑，其特征在于：
將硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無水乙醇和乙酸丁酯進行混合，在室溫-80℃的條件下攪拌4-8h，攪拌時的轉速為300-1000轉/min，得到封閉溶膠劑。
將可聚合型有機硅與硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無水乙醇、乙酸丁酯進行混合，然后在室溫-80℃的條件下攪拌4-8h，攪拌時的轉速為300-1000轉/min，得到封閉溶膠劑。
一種封閉溶膠劑的應用，步驟包括：
(1)將鎂合金材料表面進行除油處理；
(2)對經過步驟(1)除油處理后的鎂合金材料表面進行噴砂處理；
(3)采用電弧熱噴涂的方法在步驟(2)得到的鎂合金材料表面進行金屬涂層的熱噴涂制備；
(4)對步驟(3)得到的鎂合金材料表面金屬涂層采用封閉溶膠劑進行改性處理，之后放入150～250℃烘箱中烘烤4～8小時，得到表面有一層高耐蝕性熱噴涂涂層鎂合金。
相對于現有技術，本發明具有如下優點：
(1)本發明采用電弧絲材熱噴涂的方法進行鎂合金防腐涂層的制備，涂層施工簡單，效率高、成本低；
(2)通過封閉溶膠劑對熱噴涂涂層進行改性處理，可以有效的填補熱噴涂涂層空隙，提升涂層的耐腐蝕性能。
(3)本發明提供一種鎂合金表面高耐蝕性熱噴涂涂層的制備方法，該涂層可以滿足航天器用鎂合金材料都在地面測試、儲存及運輸過程的防護性能要求，實現對鎂合金材料的有效防護，對推動鎂合金材料在航天器中的應用及輕量化設計具有重要作用。
附圖說明
圖1為本發明的方法流程示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種鎂合金表面高耐蝕性熱噴涂涂層的制備方法，該方法的步驟包括：
(1)將鎂合金材料表面進行除油處理，可采用汽油或乙醇等進行沖洗或擦拭處理；
(2)對經過步驟(1)除油處理后的鎂合金材料表面進行噴砂處理，噴砂砂粒為金剛砂，粒徑為80～120目；噴砂氣壓控制在0.2Mpa～0.5Mpa范圍；
(3)采用電弧熱噴涂的方法在步驟(2)得到的鎂合金材料表面進行金屬涂層的熱噴涂制備；
所述的熱噴涂時的參數為：噴涂電壓為30-35V，噴涂電流為90-110A，噴涂氣壓為0.7-0.9MPa，噴涂距離為150～350mm，噴涂氣源為壓縮空氣；
所述的金屬涂層所采用的原料為鋁絲或鋁合金絲，鋁絲或或鋁合金絲的直徑為1.6-2.3mm；
所述的金屬涂層的厚度為60～250μm。
所述的熱噴涂的材料采用金屬鋁絲或鋁合金絲材；
采用壓縮空氣進行金屬液滴的霧化；
(4)對步驟(3)得到的鎂合金材料表面金屬涂層采用封閉溶膠劑進行改性處理，改性方法為：將表面涂有金屬涂層的鎂合金材料浸漬到封閉溶膠劑中或是采用紗布蘸取封閉溶膠劑擦拭金屬涂層表面，然后將鎂合金材料從封閉溶膠劑中取出后放置1-3h晾干或是直接晾干1-3h，之后放入150～250℃烘箱中烘烤4～8小時，得到表面有一層高耐蝕性熱噴涂涂層鎂合金。
所述的封閉溶膠劑包括硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無水乙醇和乙酸丁酯，以無水乙醇和乙酸丁酯的總質量為100份計算，硅烷表面處理劑的質量份數為0.5-5份，納米氧化硅的質量份數為0.5-2份；
所述的硅烷表面處理劑為硅烷改性偶聯劑，比如KH550、KH560、KH570；
無水乙醇和乙酸丁酯的總質量為100份時，其中無水乙醇的質量份數為10-90份；
該封閉溶膠劑還可以包括可聚合型有機硅，可聚合型有機硅的質量份數為1-5份；
所述的可聚合型有機硅為小分子的羥基硅油或含氫硅油，小分子的羥基硅油的粘度不大于5000Pa·s；
所述的封閉溶膠劑的制備方法，步驟為：將硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無水乙醇和乙酸丁酯進行混合，在室溫-80℃的條件下攪拌4-8h，攪拌時的轉速為300-1000轉/min，得到封閉溶膠劑；當封閉溶膠劑中包括可聚合型有機硅時，將可聚合型有機硅與硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無水乙醇、乙酸丁酯進行混合，然后在室溫-80℃的條件下攪拌4-8h，攪拌時的轉速為300-1000轉/min，得到封閉溶膠劑。
為了進一步理解本發明，下面結合實施案例對本發明進行描述。
實施例1
一種鎂合金表面高耐蝕性熱噴涂涂層的制備方法，該方法的步驟包括：
(1)將鎂合金材料表面進行除油處理，采用汽油進行擦拭處理；
(2)對經過步驟(1)除油處理后的鎂合金材料表面進行噴砂處理，噴砂砂粒為金剛砂，粒徑為120目；噴砂氣壓控制在0.3Mpa～0.5Mpa范圍；
(3)采用電弧熱噴涂的方法在步驟(2)得到的鎂合金材料表面進行金屬涂層的熱噴涂制備；
所述的熱噴涂時的參數為：噴涂電壓為32V，噴涂電流為90A，噴涂氣壓為0.8MPa，噴涂距離為250mm，噴涂氣源為壓縮空氣；
所述的金屬涂層所采用的原料為鋁絲或鋁合金絲，鋁絲或或鋁合金絲的直徑為1.6mm；
所述的金屬涂層的厚度為120～150μm。
所述的熱噴涂的材料采用金屬鋁絲；
采用壓縮空氣進行金屬液滴的霧化；
(4)對步驟(3)得到的鎂合金材料表面金屬涂層采用封閉溶膠劑進行改性處理，改性方法為：將表面涂有金屬涂層的鎂合金材料浸漬到封閉溶膠劑中，然后將鎂合金材料從封閉溶膠劑中取出后放置1h晾干，之后放入250℃烘箱中烘烤4小時，得到表面有一層高耐蝕性熱噴涂涂層鎂合金。
所述的封閉溶膠劑包括硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無水乙醇和乙酸丁酯，以無水乙醇和乙酸丁酯的總質量為100份計算，硅烷表面處理劑的質量份數為5份，納米氧化硅的質量份數為1份；
所述的硅烷表面處理劑為硅烷改性偶聯劑，比如KH550；
無水乙醇和乙酸丁酯的總質量為100份時，其中無水乙醇的質量份數為10份；
所述的封閉溶膠劑的制備方法，步驟為：將硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無水乙醇和乙酸丁酯進行混合，在室溫的條件下攪拌4h，攪拌時的轉速為300轉/min，得到封閉溶膠劑；
通過上述方法在鎂合金表面制備出防腐涂層，在中性鹽霧條件下的防護能力大于10天。
實施例2
一種鎂合金表面高耐蝕性熱噴涂涂層的制備方法，該方法的步驟包括：
(1)將鎂合金材料表面進行除油處理，采用汽油進行擦拭處理；
(2)對經過步驟(1)除油處理后的鎂合金材料表面進行噴砂處理，噴砂砂粒為金剛砂，粒徑為100目；噴砂氣壓控制在0.2Mpa～0.3Mpa范圍；
(3)采用電弧熱噴涂的方法在步驟(2)得到的鎂合金材料表面進行金屬涂層的熱噴涂制備；
所述的熱噴涂時的參數為：噴涂電壓為35V，噴涂電流為100A，噴涂氣壓為0.9MPa，噴涂距離為300mm，噴涂氣源為壓縮空氣；
所述的金屬涂層所采用的原料為鋁絲或鋁合金絲，鋁絲或或鋁合金絲的直徑為2.0mm；
所述的金屬涂層的厚度為150～200μm。
所述的熱噴涂的材料采用金屬鋁絲；
采用壓縮空氣進行金屬液滴的霧化；
(4)對步驟(3)得到的鎂合金材料表面金屬涂層采用封閉溶膠劑進行改性處理，改性方法為：將表面涂有金屬涂層的鎂合金材料浸漬到封閉溶膠劑中，然后將鎂合金材料從封閉溶膠劑中取出后放置1h晾干，之后放入150℃烘箱中烘烤5小時，得到表面有一層高耐蝕性熱噴涂涂層鎂合金。
所述的封閉溶膠劑包括硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無水乙醇和乙酸丁酯，以無水乙醇和乙酸丁酯的總質量為100份計算，硅烷表面處理劑的質量份數為5份，納米氧化硅的質量份數為2份；
所述的硅烷表面處理劑為硅烷改性偶聯劑，比如KH560；
無水乙醇和乙酸丁酯的總質量為100份時，其中無水乙醇的質量份數為50份；
該封閉溶膠劑還包括可聚合型有機硅，可聚合型有機硅的質量份數為3份；
所述的可聚合型有機硅為小分子的羥基硅油，小分子的羥基硅油的粘度為500-1000Pa·s；
所述的封閉溶膠劑的制備方法，步驟為：將可聚合型有機硅與硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無水乙醇、乙酸丁酯進行混合，然后在80℃的條件下攪拌8h，攪拌時的轉速為400轉/min，得到封閉溶膠劑。
通過上述方法在鎂合金表面制備出防腐涂層，在中性鹽霧條件下的防護能力大于10天。
實施例3
一種鎂合金表面高耐蝕性熱噴涂涂層的制備方法，該方法的步驟包括：
(1)將鎂合金材料表面進行除油處理，采用汽油進行擦拭處理；
(2)對經過步驟(1)除油處理后的鎂合金材料表面進行噴砂處理，噴砂砂粒為金剛砂，粒徑為100目；噴砂氣壓控制在0.2Mpa～0.3Mpa范圍；
(3)采用電弧熱噴涂的方法在步驟(2)得到的鎂合金材料表面進行金屬涂層的熱噴涂制備；
所述的熱噴涂時的參數為：噴涂電壓為35V，噴涂電流為100A，噴涂氣壓為0.9MPa，噴涂距離為300mm，噴涂氣源為壓縮空氣；
所述的金屬涂層所采用的原料為鋁絲或鋁合金絲，鋁絲或或鋁合金絲的直徑為2.0mm；
所述的金屬涂層的厚度為150～200μm。
所述的熱噴涂的材料采用金屬鋁絲；
采用壓縮空氣進行金屬液滴的霧化；
(4)對步驟(3)得到的鎂合金材料表面金屬涂層采用封閉溶膠劑進行改性處理，改性方法為：采用擦拭的方法在金屬涂層表面擦拭封閉溶膠劑，然后放置1h晾干，之后放入150℃烘箱中烘烤5小時，得到表面有一層高耐蝕性熱噴涂涂層鎂合金。
所述的封閉溶膠劑包括硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無水乙醇和乙酸丁酯，以無水乙醇和乙酸丁酯的總質量為100份計算，硅烷表面處理劑的質量份數為5份，納米氧化硅的質量份數為2份；
所述的硅烷表面處理劑為硅烷改性偶聯劑，比如KH560；
無水乙醇和乙酸丁酯的總質量為100份時，其中無水乙醇的質量份數為50份；
該封閉溶膠劑還包括可聚合型有機硅，可聚合型有機硅的質量份數為3份；
所述的可聚合型有機硅為小分子的羥基硅油，小分子的羥基硅油的粘度為500-1000Pa·s；
所述的封閉溶膠劑的制備方法，步驟為：將可聚合型有機硅與硅烷表面處理劑、納米氧化硅、無水乙醇、乙酸丁酯進行混合，然后在80℃的條件下攪拌8h，攪拌時的轉速為400轉/min，得到封閉溶膠劑。
通過上述方法在鎂合金表面制備出防腐涂層，在中性鹽霧條件下的防護能力大于10天。