【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬材料表面改性，具體涉及一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法。
技術介紹
1、鎂合金是世界上最輕的金屬工程材料，大多數鎂合金的密度通常在1.75到1.90g/cm3之間，其密度比鋼低約80％，比鈦低60％，比鋁合金低40％。除密度低外，鎂合金還具有許多其他優良性能，如塑性與低溫韌性好、高的比強度和比模量、阻尼和減震性好、優異的導熱性、各向異性不明顯以及比其他合金更強的承受沖擊載荷的能力，而被譽為“21世紀的綠色工程材料”。近年來，鎂合金已廣泛應用于航空航天、交通、電子、化工和冶金等行業。然而，鎂合金化學性質活潑，在空氣中易被氧化耐腐蝕性能差，同時由于鎂合金硬度較低，在實際使用中容易造成擦傷和磨損，在一定程度上限制了鎂合金在工業上的發展和應用，而表面處理是一種改善其耐蝕性和耐摩擦性的有效方法。
2、目前關于提高鎂合金耐蝕性的表面處理研究較多，而關于表面處理提高耐磨性的研究有限，主要方式包括采用電鍍、電沉積方式在金屬表面沉積金屬層，工藝復雜成本高對環境不友好，或者無機/有機物噴涂形成涂層，操作簡單但是涂層易脫落起皮。因此，為了提高鎂合金的多領域應用場景，減少在動態過程中的磨損，延長其使用壽命，開發一種鎂合金高耐摩擦性表面復合膜具有重要的意義。
技術實現思路
1、鑒于現有技術的局限性和不足，本專利技術提供了一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，旨在提高鎂合金材料的耐摩擦性能，同時兼顧實現良好的耐蝕性能。
2、本專利技術的目的可以通過以下技術
3、一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，包括如下步驟：
4、s1.將鎂合金表面打磨至光亮，并用丙酮清洗至表面潔凈。
5、s2.將打磨清洗后的鎂合金置于復合氧化液中，在25-45℃的溫度下攪拌5min-20min，攪拌速率為50-100r/min，得到具有氧化膜層的鎂合金。
6、s3.在無水乙醇中加入正硅酸乙酯、硼酸和去離子水，常溫25℃下以700-850r/min攪拌0.5-1.5h，然后逐滴加入0.1mol/l鹽酸，調節溶液ph為2-3，繼續攪拌6-8h，得到硼摻雜二氧化硅溶膠。接著將具有氧化膜層的鎂合金置于溶膠中浸泡2-3h，取出后放入60℃的鼓風干燥箱中干燥處理10-12h，最后在空氣氣氛下于200-300℃馬弗爐中煅燒40-60min，升溫速率為0.5-1℃/min，即在鎂合金表面形成高耐摩擦性復合膜。
7、進一步地，所述復合氧化液的制備方法為：向去離子水中加入有機硅烷成膜劑，20-30℃下以500-800r/min的轉速攪拌3-4h，然后升溫至55-65℃，依次加入離子液體、鉬酸鹽、鎢酸鹽、絡合劑、丹皮酚和海藻酸鈉，恒溫繼續攪拌5-8h，得到復合氧化液基液；按照復合氧化液基液與去離子水的質量比為5％～20％：95％～80％，在所述復合氧化液基液中加入去離子水進行稀釋，即獲得復合氧化液。
8、進一步地，在制備所述復合氧化液基液時，所述有機硅烷成膜劑、離子液體、鉬酸鹽、鎢酸鹽、絡合劑、丹皮酚、海藻酸鈉和去離子水的用量固液比為30-50g:20-30ml:15-30g:10-20g:4-6g:3-5g:5-10g:0.5l。
9、進一步地，所述有機硅烷成膜劑為γ-巰丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-環氧丙基三甲氧基硅烷中的任意一種。
10、進一步地，所述離子液體為吡唑類離子液體1-丁基-2-己基吡唑雙(三氟甲基磺酰基)酰胺、1-丁基-2-辛基吡唑雙(三氟甲基磺酰基)酰胺、1-丁基-2-癸基吡唑雙(三氟甲基磺酰基)酰胺中的任意一種或任意兩種按照質量比1:1混合而成。所述離子液體的制備方法，包括如下步驟：在去離子水中，加入1-丁基-2-己基溴化吡唑或1-丁基-2-辛基溴化吡唑或1-丁基-2-癸基溴化吡唑與雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰，在30-50℃下以400-600r/min攪拌3-4h，分別得到1-丁基-2-己基吡唑雙(三氟甲基磺酰基)酰胺、1-丁基-2-辛基吡唑雙(三氟甲基磺酰基)酰胺、1-丁基-2-癸基吡唑雙(三氟甲基磺酰基)酰胺，其中去離子水、1-丁基-2-己基溴化吡唑或1-丁基-2-辛基溴化吡唑或1-丁基-2-癸基溴化吡唑、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰的摩爾比為100-120:1:1.2。
11、進一步地，所述鉬酸鹽為鉬酸鈉、鉬酸鉀、鉬酸鈣中的任意一種或任意兩種按照質量比1:1混合而成，或為鉬酸鈉、鉬酸鉀和鉬酸鈣按照質量比1:1:1混合而成。
12、進一步地，所述鎢酸鹽為鎢酸鈉、鎢酸鉀、鎢酸銨中的任意一種或任意兩種按照質量比1:1混合而成。
13、進一步地，所述絡合劑為乙二胺四乙酸二鈉、氨三乙酸鈉中任意一種或按照質量比1:1混合而成。
14、進一步地，在制備所述硼摻雜二氧化硅溶膠時，無水乙醇、正硅酸乙酯、硼酸、去離子水的體積比為8-12:13:1-3:4-6。
15、與現有技術相比，本專利技術的有益效果：
16、1.本專利技術提供了一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，在鎂合金表面通過復合氧化/溶膠改性途徑建立耐摩擦復合層，復合膜層表面維氏硬度達到732hv，表面摩擦系數均在0.10-0.16之間，同時還具有良好的耐蝕性能。
17、2.本專利技術通過有機硅烷成膜、離子液體、無機-有機復配緩蝕劑以及天然緩蝕劑多重效應提高復合膜層的耐蝕性能。
18、3.通過硼摻雜二氧化硅溶膠對復合氧化膜改性途徑可提高復合膜層的硬度，同時降低摩擦系數；煅燒溫度在200-300℃區間可同時滿足復合涂層優異結合力與保護鎂合金本體的目標；升溫速率在0.5-1℃/min范圍，有利于提高涂層致密性，同時提高涂層的硬度及耐磨性。
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1.一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，其特征在于，所述復合氧化液的制備方法為：
3.根據權利要求2所述的一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，其特征在于，在制備所述復合氧化液基液時，所述有機硅烷成膜劑、離子液體、鉬酸鹽、鎢酸鹽、絡合劑、丹皮酚、海藻酸鈉和去離子水的用量固液比為30-50g:20-30mL:15-30g:10-20g:4-6g:3-5g:5-10g:0.5L。
4.根據權利要求2所述的一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，其特征在于，所述有機硅烷成膜劑為γ-巰丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-環氧丙基三甲氧基硅烷中的任意一種。
5.根據權利要求2所述的一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，其特征在于，所述離子液體為吡唑類離子液體1-丁基-2-己基吡唑雙(三氟甲基磺酰基)酰胺、1-丁基-2-辛基吡唑雙(三氟甲基磺酰基)酰胺、1-丁基-2-癸基吡唑雙(三氟甲基磺酰基)酰胺中的任意一種或任意兩種按照質
6.根據權利5所述的一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，其特征在于，所述離子液體的制備方法包括如下步驟：在去離子水中，加入1-丁基-2-己基溴化吡唑或1-丁基-2-辛基溴化吡唑或1-丁基-2-癸基溴化吡唑與雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰，在30-50℃下以400-600r/min的轉速攪拌3-4h，分別得到1-丁基-2-己基吡唑雙(三氟甲基磺酰基)酰胺、1-丁基-2-辛基吡唑雙(三氟甲基磺酰基)酰胺、1-丁基-2-癸基吡唑雙(三氟甲基磺酰基)酰胺，其中去離子水、1-丁基-2-己基溴化吡唑或1-丁基-2-辛基溴化吡唑或1-丁基-2-癸基溴化吡唑與雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰的摩爾比為100-120:1:1.2。
7.根據權利要求2所述的一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，其特征在于，所述鉬酸鹽為鉬酸鈉、鉬酸鉀、鉬酸鈣中的任意一種或任意兩種按照質量比1:1混合而成，或為鉬酸鈉、鉬酸鉀和鉬酸鈣按照質量比1:1:1混合而成。
8.根據權利要求2所述的一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，其特征在于，所述鎢酸鹽為鎢酸鈉、鎢酸鉀、鎢酸銨中的任意一種或任意兩種按照質量比1:1混合而成。
9.根據權利要求2所述的一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，其特征在于，所述絡合劑為乙二胺四乙酸二鈉、氨三乙酸鈉中的任意一種或任意兩種按照質量比1：1混合而成。
10.根據權利要求1所述的一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，其特征在于，在制備所述硼摻雜二氧化硅溶膠時，無水乙醇、正硅酸乙酯、硼酸、去離子水的體積比為8-12:13:1-3:4-6。
...【技術特征摘要】
1.一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，其特征在于，所述復合氧化液的制備方法為：
3.根據權利要求2所述的一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，其特征在于，在制備所述復合氧化液基液時，所述有機硅烷成膜劑、離子液體、鉬酸鹽、鎢酸鹽、絡合劑、丹皮酚、海藻酸鈉和去離子水的用量固液比為30-50g:20-30ml:15-30g:10-20g:4-6g:3-5g:5-10g:0.5l。
4.根據權利要求2所述的一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，其特征在于，所述有機硅烷成膜劑為γ-巰丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-環氧丙基三甲氧基硅烷中的任意一種。
5.根據權利要求2所述的一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，其特征在于，所述離子液體為吡唑類離子液體1-丁基-2-己基吡唑雙(三氟甲基磺酰基)酰胺、1-丁基-2-辛基吡唑雙(三氟甲基磺酰基)酰胺、1-丁基-2-癸基吡唑雙(三氟甲基磺酰基)酰胺中的任意一種或任意兩種按照質量比1:1混合而成。
6.根據權利5所述的一種鎂合金表面高耐摩擦性復合膜的制備方法，其特征在于，所述離子液體的制備方法包括如下步驟：在去離子水中，加入1-丁基-2-己基溴化吡唑或1-丁基-2-辛基溴化吡唑...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉萬青，何園，金鳳，谷浩陽，羅洪杰，
申請(專利權)人：合肥華清高科表面技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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