技术摘要：
本发明公开了一种在轻合金基体表面形成可自修复仿生超润滑涂层的制备方法，通过在镁、铝合金表面制备微弧氧化(MAO)膜、缓蚀粒子插层的层状双氢氧化物(LDH)膜以及含氟硅油注入来实现表面超润滑和涂层修复等功能。所公开的复合涂层将WO42‑、MoO42‑等缓蚀粒子插入到MAO  全部
背景技术：
镁合金在现有金属结构材料中是重强比最大、减震性能优良的轻合金，是装备制 造业轻量化发展的首选材料。然而，镁合金在潮湿环境中极易发生氧化和腐蚀，而且生成的 氧化膜疏松多孔且不均匀，无法作为稳定的钝化膜有效保护镁合金基体，这严重缩短了镁 合金构件的使用寿命，并制约了其更广泛的应用，因此急需一种适当的表面处理技术对镁 合金进行表面改性，以解决其腐蚀失效问题。 微弧氧化(Micro  Arc  Oxidation，MAO)因工艺简单、绿色环保、处理工件效率高等 优势，在现代镁合金表面处理技术中占有极其重要的地位。应用该技术能够在镁合金表面 原位生长一层与基体冶金结合的氧化物陶瓷膜，从而提升镁合金的耐蚀及耐磨性能。但在 微弧氧化过程中，持续且强烈的火花放电导致膜层表面分布有大量的孔洞和交错的微裂 纹，使得微弧氧化膜的腐蚀防护能力大打折扣。因此结合其他表面处理技术对微弧氧化膜 层进行封孔后处理或构建镁合金复合防护涂层，开发多功能、高性能复合涂层吸引了大量 的研究。近年来，随着仿生技术的蓬勃发展，一大批在日常生活和工业生产中具有广阔应用 前景的仿生材料相继涌现。其中，仿生非浸润表面和智能自修复涂层为金属材料的防腐蚀 研究工作提供了新的思路和方向。加大这两类涂层的研发力度对拓宽镁合金的应用范围具 有重大的现实和长远意义。受猪笼草启发的超润滑表面在憎水稳定性方面具有明显的优 势，能够为金属基体提供持久的屏障保护而且超滑表面在遭受轻微损伤后可通过润滑液的 流动和自补充快速恢复表面结构完整性。然而，超润滑表面的自我修复有时是一个耗时的 过程。在这种情况下，腐蚀介质可能在受损部位完全修复之前已经渗透至金属基体表面并 引发了金属的局部腐蚀。因此赋予超滑防护体系主动防护功能意义重大。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有镁合金涂层存在的问题，提供一种镁合金表面可自修复 的仿生超润滑复合涂层及其制备方法。 本发明镁合金表面可自修复的仿生超润滑复合涂层的制备方法，是由微弧氧化 (MAO)膜、MoO 2-4 缓蚀粒子插层的层状双氢氧化物(LDH)膜和注入润滑油的超润滑表面组成。 其具体制备工艺如下： ⑴微弧氧化(MAO)膜的制备 原料组分：电解液碱性硅酸盐体系：由10-15g/L的Na2SiO3和5-10g/L的KOH组成； 制备工艺：采用双脉冲微弧氧化电源对镁合金试样进行微弧氧化处理，镁合金试 样为阳极，不锈钢板作为阴极，采用恒流或恒压模式，电源参数为：恒压模式下，电压200- 350V，频率600Hz，占空比5％，处理时间5-10min；恒流模式下，电流密度20-35mA/cm2，频率 3 CN 111593393 A 说　明　书 2/5 页 100Hz，占空比10％，处理时间2-5min。电解液温度不得高于30℃。 所述金属基底为AZ91镁合金。 ⑵MoO 2-4 插层的层状双氢氧化物(LDH)膜的制备 原料组分：30mmol  NaOH用量10-30mmol；Na2MoO4·2H2O用量6-10mmol；Mg(NO3)2· 6H2O用量6-10mmol；Al(NO3)3·9H2O用量3-5mmol； 制备工艺：将一定量NaOH和Na2MoO4·2H2O加入到100mL煮沸的去离子水中，搅拌溶 解，并加热将溶液温度维持在50-80℃(记为溶液A)；另将一定量Mg(NO3) 2·6H2O和Al (NO3)3·9H2O加入到装有150mL煮沸的去离子水的三口烧瓶中，搅拌溶解(记为溶液B)。在剧 烈搅拌和N2保护条件下，利用恒压滴液漏斗将溶液B逐滴加入到溶液A中，控制滴加时间约 为1h。滴加结束后，利用0.1M  NaOH溶液将混合液的pH调至9-11左右，然后在50-80℃反应8- 12h以促使生成纳米级的LDH晶核。反应结束后停止搅拌，将得到的悬浊液继续在室温下陈 化3-6h，使晶粒尺寸进一步增长，以得到晶型更加完整的MgAl-LDH。 其中所述水热处理的温度为90-120℃，水热处理时间为30～50h。 ⑶超润滑表面(SLIPS)的制备 原料组分：水热处理后的微弧氧化试样，润滑液。其中润滑液为全氟聚醚(PFPE)。 制备工艺：用微量注射器将过量的润滑液滴至水热处理后的微弧氧化试样表面， 然后不断变换试样的倾斜角度，使润滑液在其表面缓慢、均匀地铺展，静置，使多余的润滑 液流出表面并使剩下的润滑液充分填充至表面微观结构中。 本发明的优点和有益效效果： 1、镁合金表面可自修复的仿生超润滑复合涂层的超润滑特性如图2所示。结果表 明，超润滑表面的静态接触角为121°，当将试样缓慢倾斜至11o时，可见水滴较快地从其表 面滑落，表明此润滑表面对水的亲和力相当低。 2、镁合金表面可自修复的仿生超润滑复合涂层的耐蚀性如图3所示。电化学阻抗 谱结果表明，复合涂层表现出了极高的耐蚀性和优越的耐久性。 3、镁合金表面可自修复的仿生超润滑复合涂层的耐蚀性如图4所示。SKP技术表明 制备的超滑表面能够通过润滑液的自补充作用充分修复其表面损伤，证明了其优异的自愈 能力。SVET结果表明LDH通过阴离子交换释放的MoO 2-4 可以很好地抑制涂层缺陷处金属基底 的局部腐蚀。 4、本发明复合涂层将WO 2-4 、MoO 2-4 等缓蚀粒子插入到MAO生成的镁铝层状双氢氧化 物膜(MgAl-LDH)中，插层中夹杂的缓蚀剂粒子能够在含有Cl-的腐蚀介质中响应释放，通过 阴离子交换捕获渗入的Cl-并释放缓蚀性阴离子，实现涂层耐蚀性能的自我修复。同时表面 的含氟硅油在不借助外力情况下能够通过自流平来愈合表面划痕，从而赋予了复合涂层自 修复、超疏水和长期防腐蚀能力。 附图说明 图1为镁合金可自修复仿生超润滑复合涂层制备方法示意图； 图2为本发明制备的镁合金表面自修复仿生超润滑复合涂层的超润滑测试结果； 其中(a)MAO，(b)MAO-LDH，(c)MAO-LDH-SHS，(d)MAO-LDH-SLIPS；(e)和(f)水滴分 别在倾斜角为5o的MAO-LDH-SHS试样表面及倾斜角为11o的MAO-LDH-SLIPS试样表面上的滚 4 CN 111593393 A 说　明　书 3/5 页 动行为。 图3为不同涂层试样在3wt.％NaCl溶液中的|Z|0.01Hz随浸泡时间的变化曲线； 图4为利用SVET监测带人工缺陷的MAO、MAO-LDH和MAO-LDH-SLIPS试样在3wt％ NaCl溶液中缺陷自修复过程。