CN101671824B

CN101671824B - 镁合金表面锌钙系磷化溶液及其转化处理工艺

Info

Publication number: CN101671824B
Application number: CN2009101910662A
Authority: CN
Inventors: 曾荣昌; 兰自栋
Original assignee: Chongqing University of Technology
Current assignee: Chongqing University of Technology
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2029-09-30
Also published as: CN101671824A

Abstract

本发明公开了一种镁合金表面锌钙系磷化溶液及其转化处理工艺，所述镁合金表面磷化溶液，是由以下成分组成的水溶液，即每升该溶液中含有：磷酸氢二钠10～30克、硝酸锌4～6克、亚硝酸钠2～4克、氟化钠0.5～2克、硝酸钙0.5～2克。使用该磷化溶液对镁合金进行表面转化处理的工艺方法，其工艺流程为：碱洗脱脂→水洗→酸性活化→水洗→表面活化→水洗→磷化→水洗→烘干；其工作温度40～70℃，时间为5～60分钟。本发明之转化处理工艺，可在镁合金表面获得保护性良好、细致均匀的磷酸盐转化膜。该膜稳定、附着力强，可提高镁合金部件耐腐蚀性能。该转化处理工艺稳定，且易于控制，成本低。

Description

镁合金表面锌钙系磷化溶液及其转化处理工艺

技术领域

本发明涉及到一种镁合金表面防腐处理技术，具体地说是一种镁合金表面锌钙系磷化溶液及其转化处理工艺。

背景技术

镁合金是一种最轻的工程结构金属材料，具有密度小、比强度高、良好的导电能力和电磁屏蔽性能、减振和阻尼性能好且容易回收利用等特点。镁合金可应用于汽车、航空航天以及3C产品(家用电器、计算机、通信电子器件)等领域。但是，镁的电极电位很低(-2.37V)，化学性质活泼，耐蚀性较差，通常需经过转化处理在其表面形成一层保护膜之后方可使用。

美国陶氏(Dow)公司开发的铬酸盐转化技术最具代表性。著名的Dow 7工艺采用重铬酸钠和氟化镁，在镁合金表面生成铬盐及基体金属化合物，膜层起着屏障作用，减缓了腐蚀，但磷化液中含有六价铬离子，污染环境。因此，开发无铬化学转化膜工艺成为研究热点。

公开号为CN 1598055A的《镁合金磷化溶液及其磷化工艺》，专利号为ZL200410011015.4的发明专利所公开的镁合金磷化溶液，每升该溶液中含有：氧化锌1～4.5克、磷酸10～45克、络合剂酒石酸钠0～20克、促进剂硝酸钠0.1～6克、腐蚀抑制剂氟化钠0.5～4.5克。其磷化工艺流程为：镁合金工件表面脱脂并除去氧化膜→水洗→磷化→水洗→烘干；磷化温度为15～80℃，时间为0.1～50分钟，磷化后在镁合金表面得到了一种磷酸锌膜，明显提高了镁合金的耐蚀性。公开号为CN 101191207A的《镁合金表面钙系磷化溶液及其化成转化处理工艺》，专利申请号为ZL200610097748.3的发明专利所公开的镁合金表面钙系磷化溶液，其每升该溶液中含有：磷酸二氢钙5-80g、磷酸2-15ml、硝酸盐2-15g、多聚磷酸盐0.1-5g；其处理工艺流程为：脱脂→水洗→酸活化→纯水洗→表调→纯水洗→化成处理→纯水洗→烘干；其中，该工艺流程中的化成处理步骤具体为：将经前处理后的镁合金工件浸渍于上述钙系磷化溶液中进行处理，其工作温度为20～35℃，处理时间为20秒钟～5分钟；经处理后所得膜层耐蚀性良好，符合环保要求。但，上述的对镁合金表面进行处理的溶液，存在保护膜附着力不强、成本高、操作不容易控制等不足，然而，有关锌钙系磷化膜却还没有报道。因此，开发一种镁合金表面锌钙系磷化溶液及其转化处理工艺很有必要。

发明内容

本发明针对现有对镁合金表面进行处理的溶液存在的不足，其目的在于提出一种镁合金表面锌钙系磷化溶液及其转化处理工艺，在镁合金表面得到一层提高耐蚀性的磷化膜，以满足镁合金表面防腐技术的需要。

本发明的镁合金表面锌钙系磷化溶液，其配方为，每升该水溶液中含有：

磷酸氢二钠 10～30克，

硝酸锌 4～6克，

亚硝酸钠 2～4克，

氟化钠 0.5～2克，

硝酸钙 0.5～2克。

用本发明的所述的磷化溶液进行镁合金表面磷化转化处理的工艺方法，其工艺流程为：碱洗脱脂→水洗→酸性活化→水洗→表面活化→水洗→转化处理→水洗→烘干；该工艺的具体步骤为：将经过碱洗脱脂和酸性活化预处理后的镁合金部件浸渍于上述镁合金磷化溶液中进行转化处理，其工作温度40～70℃，时间为5～60分钟。

采用本发明的转化处理工艺，镁合金部件在锌盐、钙盐和磷酸盐组成的锌钙系磷化溶液中处理，在其表面可获得保护性良好、细致均匀的磷酸盐转化膜层(磷化膜)，提高了镁合金表面的耐蚀性。这种转化膜层稳定、附着力强，能够有效提高镁合金的抗腐蚀性。该磷化液的成分不含任何有机物，均为无机物。另外，本发明的转化工艺操作简单易控制，成本较低。

附图说明

图1为本发明实施案例的磷化膜SEM照片。

图2为本发明实施案例的X射线光电子能谱图。

具体实施方式

对镁合金样品表面进行磷化处理。

按下述配方制得本发明的镁合金锌钙系磷化溶液：每升该水溶液中含有

磷酸氢二钠 10～30克，

硝酸锌 4～6克，

亚硝酸钠 2～4克，

氟化钠 0.5～2克，

硝酸钙 0.5～2克。

该磷化溶液的pH值为2～3，该磷化溶液用磷酸调pH值。

该溶液的优选配方为，每升该水溶液中含有：磷酸氢二钠10克、硝酸锌6克、亚硝酸钠4克、氟化钠2克、硝酸钙2克，其中pH值(用磷酸调节)为2.5。

一种利用上述镁合金锌钙系磷化溶液对镁合金表面进行转化处理工艺，其工艺流程为：碱洗脱脂→水洗→酸性活化→水洗→表面活化→水洗→转化处理→水洗→烘干；该工艺的具体步骤为：先将镁合金在碱性溶液中进行脱脂处理以去除表面上的脂肪类物质，经清水清洗后，再放置在酸性溶液中进行表面活化处理以去除表面上的氧化皮等氧化物，经过上述预处理后的镁合金部件浸渍于上述镁合金磷化溶液中进行转化处理，其工作温度40℃～70℃，时间为5～60分钟。所述酸性活化采用的是氢氟酸、磷酸中的任意一种或两种以任意比例混合，或氢氟酸、磷酸中的任意一种或两种与乙二醇以任意比例混合，或其他合适的酸性溶液进行活化处理；所述酸性活化在室温下浸渍时间为1～60秒。

下面提供一种具体的采用上述三种溶液混合的比例：每升该溶液中含有：40％氢氟酸20～50克、磷酸5～20克、乙二醇20～40克。

实施例一：每升水溶液中含有磷酸氢二钠15克，硝酸锌4克，亚硝酸钠2克，氟化钠0.5克，硝酸钙0.5克；该磷化溶液的pH值为2，用磷酸和/或氢氧化钠调pH值。

将镁合金试样表面脱脂并去除氧化皮(表面活化处理)后进行水洗，然后浸渍于用磷酸和/或氢氧化钠调至pH值为2.5的上述配制好的磷化溶液中，在50℃下静置20分钟，然后水洗、烘干。经过本发明所得的膜层为黑色，在挤压态AZ31表面获得的转化膜层在3.5％NaCl溶液中的腐蚀电流密度在23μA/cm²左右。按本实施例所得到的磷化膜的SEM照片见附图1以及膜层的成分分析见附图2。

实施例二：每升水溶液中含有磷酸氢二钠20克，硝酸锌5克，亚硝酸钠3克，氟化钠1克，硝酸钙1克；该磷化溶液的pH值为2.5。

实施例三：每升水溶液中含有磷酸氢二钠30克，硝酸锌6克，亚硝酸钠4克，氟化钠2克，硝酸钙2克；该磷化溶液的pH值为3。

与现有技术相比，本发明的创新主是在锌系磷化转化膜的基础上，添加了钙离子组成一种新型的无机锌钙系磷化液，其中钙离子起到细化膜层，提高耐蚀性的作用。同时，溶液配方中不含六价的铬离子，该磷化液的成分不含任何有机物，均为无机物，对环境友好，可以满足各方面对无铬产品的要求。并且，成本较低。

Claims

1.镁合金表面锌钙系磷化溶液，其特征在于：每升该水溶液中含有

磷酸氢二钠10～30克，

硝酸锌4～6克，

亚硝酸钠2～4克，

氟化钠0.5～2克，

硝酸钙0.5～2克；

所述磷化溶液的pH值为2～3。

2.根据权利要求1所述的镁合金表面锌钙系磷化溶液，其特征在于：每升该水溶液中含有：磷酸氢二钠10克、硝酸锌6克、亚硝酸钠4克、氟化钠2克、硝酸钙2克，用磷酸调节pH值至2.5。

3.根据权利要求1所述的镁合金表面锌钙系磷化溶液，其特征在于：用磷酸和/或氢氧化钠调整溶液的pH值。

4.一种利用权利要求1所述的镁合金表面锌钙系磷化溶液对镁合金表面进行处理工艺，其特征在于：工艺流程为：碱洗脱脂→水洗→酸性活化→水洗→表面活化→水洗→转化处理→水洗→烘干；

先将镁合金在碱性溶液中进行脱脂处理以去除表面上的脂肪类物质，经清水清洗后，再放置在酸性溶液中进行表面活化处理以去除表面上的氧化物，经过上述预处理后的镁合金部件浸渍于权利要求1所述镁合金磷化溶液中进行转化处理，其工作温度40℃～70℃，时间为5～60分钟。