CN103013233A

CN103013233A - 一种提高镁合金及铝合金氧化膜耐腐蚀性能的表面处理液及处理方法

Info

Publication number: CN103013233A
Application number: CN201310012778XA
Authority: CN
Inventors: 陈明安; 肖冲; 刘思颖; 桂枫
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2013-01-14
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明提供一种提高镁合金及铝合金氧化膜耐腐蚀性能的表面处理液及处理方法。将微弧氧化和阳极氧化处理过的镁合金及铝合金浸入聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯的混合物的二甲苯溶液中，或者该溶液喷涂至合金表面，将在镁合金及铝合金氧化膜表面形成一层致密的聚丙烯涂层，覆盖了氧化膜表面孔洞和微裂纹，从而提高镁合金及铝合金的耐腐蚀性能。

Description

一种提高镁合金及铝合金氧化膜耐腐蚀性能的表面处理液及处理方法

技术领域：

本发明涉及到一种提高镁合金及铝合金氧化膜耐腐蚀性能的表面处理方法，特别涉及到镁合金及铝合金微弧氧化和阳极氧化表面的有机涂层处理。

背景技术：

镁合金作为最轻的结构材料，凭借其高的比强度和比刚度等特点，广泛应用于航天航空、电子及运输车辆等领域；铝合金具有较高的比强度和比刚度，优良的导热导电等性能，在航天航空、电子及运输车辆等领域应用广泛。然而，镁合金和铝合金在潮湿的空气或海洋大气中均会遭受严重的腐蚀。因此，对其表面进行防腐处理，提高耐腐蚀性能是镁合金和铝合金应用需解决的一个重要问题。

目前，镁合金和铝合金表面防护处理方法主要有铬酸盐转化膜处理，化学镀处理，阳极氧化处理，微弧氧化处理，表面热喷涂等方法。其中，阳极氧化处理能显著提高金属的力学性能及耐蚀性能，同时还具有较强的吸附性，而在阳极氧化技术基础上发展起来的微弧氧化处理是一种在有色金属表面原位生长陶瓷层的新技术，它具有与金属基体结合力强，耐热耐冲击、耐磨损、耐腐蚀等特性，表面防护效果远高于传统的表面处理方法。然而，无论是阳极氧化膜还是微弧氧化膜，外表面都存在许多孔洞或微裂纹，腐蚀介质可从这些微缺陷处渗入基体，导致其耐蚀性下降。针对镁合金及铝合金氧化膜的缺陷，主要采用热-水合封孔、铬酸盐和硅酸盐、稀土氧化物、有机酸等进行封孔处理，采用溶胶-凝胶法或丙烯酸树脂、环氧树脂、氨基树脂等热固性塑料进行表面处理。热-水合封孔、铬酸盐和硅酸盐、稀土氧化物、有机酸等封孔处理只能使孔口部分封闭变小，难以完全封闭微孔底部和微裂纹；溶胶-凝胶法处理工艺复杂，且较大颗粒的溶胶不易进入膜孔；而目前所采用的热固性高分子材料不能循环使用，且涂层因撞击、刮擦等损坏后难以修复。

发明内容：

针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种镁合金及铝合金微弧氧化膜和阳极氧化膜的表面处理溶液；本发明的再一目的在于利用该溶液提供一种镁合金及铝合金微弧氧化膜和阳极氧化膜的表面处理方法。

一种提高镁合金及铝合金氧化膜耐腐蚀性能的表面处理液，将聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯加入二甲苯中并加热至100~140℃，聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯总的质量浓度为0.5-5%，马来酸酐接枝聚丙烯占聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯总质量的1%~30%。

优选将聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯加入二甲苯中并加热至120℃。

利用所述的表面处理液提高镁合金及铝合金氧化膜耐腐蚀性能的方法：将微弧氧化或阳极氧化处理过的镁合金和铝合金进行表面预处理，然后将其浸入所述的表面处理溶液中，3~5min后取出晾干，或者将表面处理溶液喷涂到合金表面，再在190-250℃的温度下保温1~30min后冷却。

所述的表面预处理是用丙酮进行超声波清洗，吹干。

本发明方法可使聚丙烯填充到镁合金及铝合金氧化膜孔洞中使其封闭，并在氧化膜表面形成一层致密的有机涂层，显著提高镁合金及铝合金的耐腐蚀性能。同时，聚丙烯属于热塑性材料，当涂层因刮擦等导致局部破坏时，可通过对该局部加热熔化进行快速修复，延长了涂层的使用寿命。此外，可以在处理溶液中加入颜料，制备不同颜色的涂层。

附图说明：

图1为微弧氧化AZ31镁合金经本发明处理后的表面形貌图；图2为图1中标记处对应能谱图；

图3为微弧氧化AZ31镁合金经本发明处理前后的傅里叶红外光谱图；（a为经本发明处理样品，b为微弧氧化样品）

图4为AZ31镁合金在3.5%NaCl溶液中的极化曲线图；（a为镁合金裸样，b为微弧氧化样品，c为本发明处理样品）

图5为微弧氧化AZ31镁合金在3.5%NaCl溶液中的交流阻抗谱；

图6为微弧氧化AZ31镁合金经本发明处理后在3.5%NaCl溶液中的交流阻抗谱；

图7为微弧氧化AZ31镁合金本发明处理前后的盐水浸泡腐蚀照片；

图8为微弧氧化2519铝合金经本发明处理后的表面形貌图；

图9为微弧氧化2519铝合金本发明处理前后的傅里叶红外光谱图；（a为微弧氧化铝合金样品，b为本发明处理样品）

图10为2519铝合金在3.5%NaCl溶液中的极化曲线图；（a为微弧氧化样品，b为本发明处理样品）

图11为微弧氧化2519铝合金在3.5%NaCl溶液中的交流阻抗谱；

图12为微弧氧化2519铝合金经本发明处理后在3.5%NaCl溶液中的交流阻抗谱；

图13为微弧氧化2519铝合金本发明处理前后的盐水浸泡腐蚀照片。

具体实施方式：

以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。

实施例1

1.将聚丙烯加入二甲苯中并加热至120℃，聚丙烯浓度为0.5-5%（每100mL二甲苯中溶解0.5-5g聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯的混合物，其中马来酸酐接枝聚丙烯占聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯总重量的1%~30%）；

2.处理方法：将微弧氧化或阳极氧化处理过的镁合金和铝合金用丙酮进行超声波清洗，吹干，将预处理过后的样品浸入0.5-5%的聚丙烯溶液，3~5min后取出晾干，在190-250℃的温度下保温后冷却。

将经过上述工艺处理的AZ31镁合金样品进行以下实验：

1．扫描电镜及能谱分析：如图1所示，AZ31镁合金微弧氧化膜表面大部分的微缺陷已经被聚丙烯膜所覆盖，且图2表明孔洞处C元素含量为33.87%，表明该处存在较薄的聚丙烯膜。

2.傅里叶红外光谱分析：如图3所示，曲线a为微弧氧化AZ31镁合金经本发明处理后的FTIR谱图，谱图中1838cm^-1处对应马来酸酐接枝聚丙烯中(C=O)₂伸缩振动，2959,2878和2844cm^-1分别对应-CH3,-CH2-,-CH-的伸缩振动峰，表明聚丙烯已经覆盖到微弧氧化膜表面。

3.动电位极化曲线测试：如图4所示，本发明处理后，样品腐蚀电流密度下降了4个数量级，极化电阻上升了3个数量级。

4.电化学交流阻抗谱：如图5，图6所示，在浸泡初期，AZ31镁合金在经本发明处理后，低频区阻抗值上升约2个数量级，阻抗值下降的速率明显降低。

5．室温盐水浸泡实验：如图7所示，未处理的微弧氧化样品在浸泡48h即出现腐蚀点，在浸泡进行到96h时，样品表面布满白色腐蚀产物，且有部分基体裸露；与之相比，本发明处理后的样品在浸泡前期没有明显变化，浸泡至192h时，样品表面才出现少量腐蚀点。

将经过上述工艺处理的2519铝合金样品进行以下实验：

1．扫描电镜及能谱分析：如图8所示，2519铝合金微弧氧化膜表面所有的微缺陷已经被聚丙烯膜所覆盖。

2.傅里叶红外光谱分析：如图9所示，曲线b为微弧氧化2519铝合金经本发明处理后的FTIR谱图，谱图中1716cm^-1处对应马来酸酐接枝聚丙烯中(C=O)₂伸缩振动，2957,2878和2837cm^-1分别对应-CH3,-CH2-,-CH-的伸缩振动峰，表明聚丙烯已经覆盖到微弧氧化膜表面。

3.动电位极化曲线测试：如图10所示，本发明处理后，样品腐蚀电流密度下降了2个数量级，腐蚀电位正移了37mV。

4.电化学交流阻抗谱：如图11，图12所示，在浸泡初期，2519铝合金在经本发明处理后，低频区阻抗值上升约4个数量级，阻抗值下降的速率明显降低。

5．室温盐水浸泡实验：如图13所示，未处理的微弧氧化样品在浸泡168h即出现腐蚀点，在浸泡进行到720h时，样品表面布满白色腐蚀产物；与之相比，本发明处理后的样品在浸泡前期没有明显变化，浸泡至720h时，样品表面才出现少量腐蚀点。

Claims

1.一种提高镁合金及铝合金氧化膜耐腐蚀性能的表面处理液，其特征在于，将聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯加入二甲苯中并加热至100~140℃，聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯总的质量浓度为0.5-5%，马来酸酐接枝聚丙烯占聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯总质量的1%~30%。

2.根据权利要求1所述的表面处理液，其特征在于，将聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯加入二甲苯中并加热至120℃。

3.利用权利要求1所述的表面处理液提高镁合金及铝合金氧化膜耐腐蚀性能的方法，其特征在于，将微弧氧化或阳极氧化处理过的镁合金和铝合金进行表面预处理，然后将其浸入所述的表面处理溶液中，3~5min后取出晾干，或者将表面处理溶液喷涂到合金表面，再在190-250℃的温度下保温1~30min后冷却。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的表面预处理是用丙酮进行超声波清洗，吹干。