CN102732872A - 一种镁合金表面转化膜的制备方法 - Google Patents

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闫志杰
夏兰廷
付丽英
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Abstract

本发明公开了一种能够大幅提高镁合金的通过化学反应在镁合金表面形成的转化膜制备方法。采用NaOH与Na3PO4组成的混合碱洗液，在60℃~150℃的温度下清洗镁合金表面的油脂及污物；采用适量的磷酸除去金属表面的氧化物，嵌入表面的污垢及附着的冷加工削等；采用氢氟酸进一步去除工件表面的氧化物，及酸洗后附在工件上的残留物，提高表面活性，为化学转化做准备；采用浓度为20~50g/L的高锰酸盐或锡酸盐或钼酸盐溶液作为转化液，PH值控制在3~5。在60℃~100℃的温度下浸泡10~30min，随后用清水清洗干净后烘干。

Description

一种镁合金表面转化膜的制备方法
技术领域
本发明涉及镁合金的一种表面防护技术，即通过化学反应在镁合金表面形成致密转化膜的制备方法。
背景技术
镁合金具有高的比强度和比刚度，在能源危机，环境污染的今天，可以实现车辆的轻量化，达到节能减排的目的，从而成为汽车和航空应用中的理想材料。但是，镁合金活泼的化学特性决定了其耐蚀性能差，限制了其在各行各业中的应用。镁合金强度高且成型能力较强，应用较为广泛。因此，改善镁合金的耐蚀性具有重要的工程应用价值。
最简单有效的防腐蚀措施就是在镁合金表面形成一种膜层，来阻止基材与外界介质的直接接触，从而达到防护的目的。表面膜层可以通过电化学或化学反应方法等方法制备。专利200610089597.7，专利名称：“一种AZ91镁合金表面处理方法”，利用电化学方法在镁合金表面制备出厚度为15 ~ 30 μm的白色陶瓷层。这种电化学方法需要专用的装置和设备，并且工艺条件及过程远比化学处理要繁杂的多。
传统上，常用的铬酸盐溶液对镁合金进行化学转化处理，但由于六价铬(Cr6+)的化合物，具有腐蚀性和毒性并对环境危害较大。专利200710192654.9，专利名称：“镁合金表面化学转化膜处理溶液”公开了一种不含六价铬(Cr6+)的化合物环保的化学膜转化液，但在这种转化液中制备的化学膜附着力差，用蘸酒精脱脂棉擦拭20 ~ 30后就脱落。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种工艺简单，不含铬离子、环境友好的转换液对镁合金进行表面转化，形成厚度均匀的化学转化膜，这种转化膜附着力很强，用蘸酒精脱脂棉擦拭不会脱落。
本发明所采用的技术方案是：一种镁合金表面转化膜的制备方法，其特征在于按照如下的步骤制备：
步骤1：化学除油碱洗，采用浓度为30 g/L的 NaOH与浓度为15 g/L的Na3PO4组成的混合碱洗液，在60℃ ~ 150℃的温度下清洗镁合金表面的油脂及污物。
步骤2：酸洗，采用适量的质量百分比浓度为85%磷酸除去金属表面的氧化物，嵌入表面的污垢及附着的冷加工削等。
步骤3：表面活化，采用质量百分比浓度为40%~60%的氢氟酸进一步去除工件表面的氧化物，及酸洗后附在工件上的残留物，提高表面活性，为化学转化做准备。
步骤4，化学转化处理，采用浓度为20 ~ 50 g/L的高锰酸盐或锡酸盐或钼酸盐溶液作为转化液，PH值控制在3 ~ 5。在60℃~100℃的温度下浸泡10 ~ 30 min，随后用清水清洗干净后烘干。
本表面处理方法尤其适合AZ91镁合金的表面处理。
本发明的有益效果是：本发明是一种操作简单、工艺过程容易控制且不需要专用设备的化学转化膜制备方法，采用的转化液不含有铬离子等污染环境的成分，具有很好的工业应用价值，本发明方法制备的转化膜处理的AZ91镁合金的耐蚀性能提高6 ~ 15倍且用蘸酒精脱脂棉擦拭不会脱落。
具体实施方式
实施例1：
步骤1：化学除油碱洗，采用NaOH（30 g/L）与Na3PO4（15 g/L）组成的混合碱洗液，在100℃的温度下清洗镁合金表面的油脂及污物。
步骤2：酸洗，采用适量浓度等于85%（质量百分比）的磷酸除去金属表面的氧化物，嵌入表面的污垢及附着的冷加工削等。
步骤3：表面活化，采用适量浓度为浓度等于40%（质量百分比）的氢氟酸（进一步去除工件表面的氧化物，及酸洗后附在工件上的残留物，提高表面活性，为化学转化做准备。
步骤4：化学转化处理，采用浓度为30 g/L的高锰酸盐，PH值控制在3 ~ 5。在70℃ ~80℃的温度下浸泡10 min，随后用清水清洗干净后烘干。
按上述方法制备得到厚度均匀（9 ~ 10 μm）黄棕色的转化膜。转化后合金的耐蚀性能提高9倍或以上。
实施例2：
步骤1：化学除油碱洗，采用NaOH（30 g/L）与Na3PO4（15 g/L）组成的混合碱洗液，在100℃的温度下清洗AZ91镁合金表面的油脂及污物。
步骤2：酸洗，采用适量浓度为85%（质量百分比）的磷酸除去金属表面的氧化物，嵌入表面的污垢及附着的冷加工削等。
步骤3：表面活化，采用适量浓度为46 %（质量百分比）的氢氟酸进一步去除工件表面的氧化物，及酸洗后附在工件上的残留物，提高表面活性，为化学转化做准备。
步骤4：化学转化处理，采用浓度为40 g/L的锡酸盐，PH值控制在3 ~ 4。在70℃~80℃的温度下浸泡20 ~ 30 min，随后用清水清洗干净后烘干。
按上述方法制备得到厚度均匀（0.5 ~ 1.0 μm）银灰色的转化膜。转化后合金的耐蚀性能提高15倍或以上。
实施例3：
步骤1：化学除油碱洗，采用NaOH（30 g/L）与Na3PO4（15 g/L）组成的混合碱洗液，在100℃的温度下清洗镁合金表面的油脂及污物。
步骤2：酸洗，采用适量的浓度为85%（质量百分比）的磷酸除去金属表面的氧化物，嵌入表面的污垢及附着的冷加工削等。
步骤3：表面活化，采用适量浓度为60 %（质量百分比）的氢氟进一步去除工件表面的氧化物，及酸洗后附在工件上的残留物，提高表面活性，为化学转化做准备。
步骤4：化学转化处理，采用浓度为20 g/L的钼酸盐，PH值控制在3 ~ 4。在70℃~80℃的温度下浸泡20 ~ 30 min，随后用清水清洗干净后烘干。
按上述方法制备得到厚度均匀（11 ~ 15 μm）棕色的转化膜。转化后合金的耐蚀性能提高6倍或以上。

Claims (5)

1.一种镁合金表面转化膜的制备方法，其特征在于按照如下的步骤制备：
  第一步，化学除油碱洗，采用NaOH与Na3PO4组成的混合碱洗液，在60℃~150℃的温度下清洗镁合金表面的油脂及污物；
  第二步，酸洗，采用磷酸除去金属表面的氧化物，嵌入表面的污垢及附着的冷加工削等；
  第三步，表面活化，采用氢氟酸进一步去除工件表面的氧化物，及酸洗后附在工件上的残留物，提高表面活性，为化学转化做准备；
第四步，化学转化处理，采用浓度为20 ~ 50 g/L的高锰酸盐或锡酸盐或钼酸盐溶液作为转化液，PH值控制在3 ~ 5，在60℃~100℃的温度下浸泡10 ~ 30 min，随后用清水清洗干净后烘干。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金表面转化膜的制备方法，其特征在于：步骤一中NaOH的浓度为30 g/L，Na3PO4的浓度为15 g/L。
3.根据权利要求1所述的一种镁合金表面转化膜的制备方法，其特征在于：步骤二中磷酸质量百分比浓度为85%。
4.根据权利要求1所述的一种镁合金表面转化膜的制备方法，其特征在于：步骤三中氢氟酸的质量百分比浓度为40%~60%。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种镁合金表面转化膜的制备方法，其特征在于：该镁合金为AZ91镁合金。
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