CN103160822A - Az91镁合金无氟磷化工艺 - Google Patents

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AZ91镁合金无氟磷化工艺，包括碱洗除油、活化和磷化三个步骤，本发明的镁合金磷化液属环保型，添加剂不含氟化物和亚硝酸盐，且用量少，药品价格低廉，溶液成本低廉，且常温处理，设备简单，溶液属酸性，溶液基本无沉渣，稳定性高，降低了生产成本，在3.5%NaCl溶液中浸泡10小时才开始出现气泡，提高了镁合金磷化膜的耐蚀性能。

Description

AZ91镁合金无氟磷化工艺
技术领域
本发明涉及镁合金常温无毒磷化处理工艺，具体指一种AZ91镁合金表面处理方法。
背景技术
镁合金是实用金属中最轻的有色金属材料，具有一系列的优点。不仅在航天航空，而且在汽车工业、电子信息、民用家电等领域均已得到广泛的应用，并且具有广阔开发潜力。但镁合金件的腐蚀问题尚未很好解决。镁合金的防护方法有多种，其中磷化处理是应用最广的一种，且成本低廉。
磷化可根据磷化处理的方式分为化学磷化和电化学磷化，电化学磷化是一种在金属表面通过外加电压的方式将电能高效的应用于电化学反应而形成磷化膜的工艺过程。它的成膜机理与化学磷化有很大的不同，目前对镁合金电化学磷化的研究还相对较少，其制作成本较高，镁合金化学磷化方面的研究相对较多。
镁合金磷化最初基于钢铁的磷化方法，磷化是一个相当复杂的化学反应过程，然而由于磷化类别的多样性、组分的复杂性、膜的多相性等因素,磷化膜的表面状态和耐蚀性还没有达到钢铁磷化的水平，因此研究新型磷化剂及其工艺具有重大指导意义。
镁合金磷化作为一种重要的前处理技术，可用做有机涂层和化学镀层的底层，有助于提高后续涂层的附着力和耐蚀能力。镁合金磷化分为锌系和钙系两种，镁合金钙系磷化膜的研究处于起步阶段，研究的相对较少，虽然可以提高膜层的硬度，但磨层的厚度和耐蚀性均低于锌系磷化膜，目前只用于特殊用途的磷化处理。锌系磷化膜应用较广，并可以获得较厚的膜层，磷化膜较致密，锌系主要以氧化锌和磷酸为基础液，其中加入各种促进剂，缓蚀剂等各种添加剂，从而获得结晶有序致密，无裂纹，耐蚀性能较好的磷化膜。
目前对镁合金磷化的研究中，广泛使用的磷化液中都含有氟化物，亚硝酸盐等促进剂。NO2 -可以提高磷化过程的速度，并使磷化膜的结晶细致，减少空隙，提高膜的耐蚀性能。这类促进剂在磷化过程虽有一定量的消耗，但磷化废液中其残余量仍然较大，消耗的部分仍主要以氮氧化物形式进入大气。为了减少沉渣或推迟沉渣出现时间，在磷化液中加入大量的含氟络合剂，这类络合剂基本全部进入磷化废液。由此可见，磷化废液中的有害物质很多，对环境的污染相当严重。所以本专利研究了一种不含亚硝酸盐和氟化物的性能稳定的环保型磷化液及磷化工艺，磷化膜具有良好的耐蚀性能。
发明内容
本发明的目的为开发无氟无亚硝酸盐的磷化液及其工艺条件，旨在提供一种成本低、环保无害的镁合金磷化液及其工艺。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
AZ91镁合金无氟磷化工艺，其特征在于：所述工艺按照以下步骤进行：
步骤1. 碱洗除油：去除镁合金零件油污并不改变镁合金零件的尺寸，同时保证表面颜色不变黑均可；
步骤2. 活化：活化溶液的组成为：每升活化溶液中包括氢氧化钠60 g，柠檬酸钠30 g，十二烷基磺酸钠1.5~2.0 g，三聚磷酸钠10 g，活化时间为5~10min；
步骤3. 磷化：磷化处理溶液的组成为：每升溶液中包括磷酸27.0g，氧化锌7.0g，酒石酸1.0~3.0 g，D—葡萄糖酸钠0. 5~2.5 g，四硼酸钠0. 2~2.2 g，钼酸铵0.5~2.0 g，钨酸钠0.2~0.8g，添加剂1.5~3.0 g；磷化处理溶液的配制方法为：先将氧化锌和酒石酸混合，搅拌直到氧化锌溶解，然后将其余物质各自溶解后倒入氧化锌溶液中，调节溶液的pH值=2.3~2.5即可；AZ91镁合金的磷化处理温度为常温，时间为10 min。
上述步骤1碱洗除油是采用碱洗溶液除油，其中碱洗溶液的组成按质量比为：氢氧化钠1.0％～2.0％，硅酸钠0.5％～1.0％，碳酸钠0.5％～1.0％，OP-10 0.1％～0.3％，利用上述碱洗溶液在常温下将AZ91镁合金浸洗3～5s。
上述步骤1碱洗除油可以采用有机溶剂去除AZ91镁合金表面油污。
上述步骤1碱洗除油可以采用清洗剂去除AZ91镁合金表面油污。
上述步骤3中添加剂为脲素+A。
本发明的镁合金磷化液属环保型，添加剂不含氟化物和亚硝酸盐，且用量少，药品价格低廉，溶液成本低廉，且常温处理，设备简单，溶液属酸性，溶液基本无沉渣，稳定性高，降低了生产成本，在3.5%NaCl溶液中浸泡10小时才开始出现气泡，提高了镁合金磷化膜的耐蚀性能。
附图说明：
图1为无氟磷化处理后的AZ91镁合金表面形貌图；
图2为无氟磷化处理后的AZ91镁合金电位时间曲线图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明进行详细说明。
图1为无氟磷化处理后的AZ91镁合金表面形貌图，图2为无氟磷化处理后的AZ91镁合金电位时间曲线图，如图所示，经过以上工艺处理后，镁合金表面磷火膜厚度达到40um以上，膜层致密均匀，其在3.5%Nacl中的自腐蚀电位达到-1.38，且在电位-1.3~-1.1之间产生较大的钝化区间，膜层的交流阻抗值达40欧姆，在3.5%Nacl溶液中400s达到稳定，耐蚀性能优良。
以下是本发明的具体实施例。
实施例1：
步骤1. 碱洗除油：采用碱洗溶液除油，其中碱洗溶液的组成按质量比为：氢氧化钠1.0％，硅酸钠0.5％，碳酸钠0.5％，OP-10 0.1％，利用上述碱洗溶液在常温下将AZ91镁合金浸洗3s。去除镁合金零件油污并不改变镁合金零件的尺寸，同时保证表面颜色不变黑。
步骤2. 活化：活化溶液的组成为：每升活化溶液中包括氢氧化钠60g，柠檬酸钠30g，十二烷基磺酸钠1.5g，三聚磷酸钠10g，活化时间为5min；
步骤3. 磷化：磷化处理溶液的组成为：每升溶液中包括磷酸27.0g，氧化锌7.0g，酒石酸1.0g，D—葡萄糖酸钠0. 5g，四硼酸钠0. 2g，钼酸铵0.5g，钨酸钠0.2g，脲素+A1.5g；磷化处理溶液的配制方法为：先将氧化锌和酒石酸混合，搅拌直到氧化锌溶解，然后将其余物质各自溶解后倒入氧化锌溶液中，调节溶液的pH值=2.3即可；AZ91镁合金的磷化处理温度为常温，时间为10 min。
实施例2：
步骤1. 碱洗除油：采用碱洗溶液除油，其中碱洗溶液的组成按质量比为：氢氧化钠2.0％，硅酸钠1.0％，碳酸钠1.0％，OP-10 0.3％，利用上述碱洗溶液在常温下将AZ91镁合金浸洗5s。去除镁合金零件油污并不改变镁合金零件的尺寸，同时保证表面颜色不变黑；
步骤2. 活化：活化溶液的组成为：每升活化溶液中包括氢氧化钠60 g，柠檬酸钠30 g，十二烷基磺酸钠2.0 g，三聚磷酸钠10 g，活化时间为10min；
步骤3. 磷化：磷化处理溶液的组成为：每升溶液中包括磷酸27.0g，氧化锌7.0g，酒石酸3.0 g，D—葡萄糖酸钠2.5 g，四硼酸钠2.2 g，钼酸铵2.0g，钨酸钠0.8g，脲素+A3.0g；磷化处理溶液的配制方法为：先将氧化锌和酒石酸混合，搅拌直到氧化锌溶解，然后将其余物质各自溶解后倒入氧化锌溶液中，调节溶液的pH值=2.5即可；AZ91镁合金的磷化处理温度为常温，时间为10 min。
实施例3：
步骤1. 碱洗除油：采用有机溶剂去除AZ91镁合金表面油污，并不改变镁合金零件的尺寸，同时保证表面颜色不变黑；
步骤2. 活化：活化溶液的组成为：每升活化溶液中包括氢氧化钠60 g，柠檬酸钠30 g，十二烷基磺酸钠1.5 g，三聚磷酸钠10 g，活化时间为10min；
步骤3. 磷化：磷化处理溶液的组成为：每升溶液中包括磷酸27.0g，氧化锌7.0g，酒石酸2.0 g，D—葡萄糖酸钠2g，四硼酸钠1.0 g，钼酸铵1.5 g，钨酸钠0.5g，脲素+A 2.0 g；磷化处理溶液的配制方法为：先将氧化锌和酒石酸混合，搅拌直到氧化锌溶解，然后将其余物质各自溶解后倒入氧化锌溶液中，调节溶液的pH值=2.5即可；AZ91镁合金的磷化处理温度为常温，时间为10 min。
实施例4：
步骤1. 碱洗除油：采用清洗剂去除AZ91镁合金表面油污，并不改变镁合金零件的尺寸，同时保证表面颜色不变黑；
步骤2. 活化：活化溶液的组成为：每升活化溶液中包括氢氧化钠60 g，柠檬酸钠30 g，十二烷基磺酸钠2.0 g，三聚磷酸钠10 g，活化时间为5min；
步骤3. 磷化：磷化处理溶液的组成为：每升溶液中包括磷酸27.0g，氧化锌7.0g，酒石酸1.5 g，D—葡萄糖酸钠1.0g，四硼酸钠1.5g，钼酸铵1.0g，钨酸钠0.4g，添加剂3.0 g；磷化处理溶液的配制方法为：先将氧化锌和酒石酸混合，搅拌直到氧化锌溶解，然后将其余物质各自溶解后倒入氧化锌溶液中，调节溶液的pH值=2.3即可；AZ91镁合金的磷化处理温度为常温，时间为10 min。
实施例5：
步骤1. 碱洗除油：采用碱洗溶液除油，其中碱洗溶液的组成按质量比为：氢氧化钠1.5％，硅酸钠0.8％，碳酸钠0.8％，OP-10 0.2％，利用上述碱洗溶液在常温下将AZ91镁合金浸洗4s。去除镁合金零件油污并不改变镁合金零件的尺寸，同时保证表面颜色不变黑；
步骤2. 活化：活化溶液的组成为：每升活化溶液中包括氢氧化钠60 g，柠檬酸钠30 g，十二烷基磺酸钠1.8 g，三聚磷酸钠10 g，活化时间为8min；
步骤3. 磷化：磷化处理溶液的组成为：每升溶液中包括磷酸27.0g，氧化锌7.0g，酒石酸2.5 g，D—葡萄糖酸钠2.0g，四硼酸钠0.5 g，钼酸铵1.0 g，钨酸钠0.3g，脲素+A 2.0 g；磷化处理溶液的配制方法为：先将氧化锌和酒石酸混合，搅拌直到氧化锌溶解，然后将其余物质各自溶解后倒入氧化锌溶液中，调节溶液的pH值=2.5即可；AZ91镁合金的磷化处理温度为常温，时间为10 min。

Claims (5)

1.AZ91镁合金无氟磷化工艺，其特征在于：所述工艺按照以下步骤进行：
步骤1. 碱洗除油：去除镁合金零件油污并不改变镁合金零件的尺寸，同时保证表面颜色不变黑均可；
步骤2. 活化：活化溶液的组成为：每升活化溶液中包括氢氧化钠60 g，柠檬酸钠30 g，十二烷基磺酸钠1.5~2.0 g，三聚磷酸钠10 g，活化时间为5~10min；
步骤3. 磷化：磷化处理溶液的组成为：每升溶液中包括磷酸27.0g，氧化锌7.0g，酒石酸1.0~3.0 g，D—葡萄糖酸钠0. 5~2.5 g，四硼酸钠0. 2~2.2 g，钼酸铵0.5~2.0 g，钨酸钠0.2~0.8g，添加剂1.5~3.0 g；磷化处理溶液的配制方法为：先将氧化锌和酒石酸混合，搅拌直到氧化锌溶解，然后将其余物质各自溶解后倒入氧化锌溶液中，调节溶液的pH值=2.3~2.5即可；AZ91镁合金的磷化处理温度为常温，时间为10 min。
2.根据权力要求1所述AZ91镁合金无氟磷化工艺，其特征在于：步骤1碱洗除油是采用碱洗溶液除油，其中碱洗溶液的组成按质量比为：氢氧化钠1.0％～2.0％，硅酸钠0.5％～1.0％，碳酸钠0.5％～1.0％，OP-10 0.1％～0.3％，利用上述碱洗溶液在常温下将AZ91镁合金浸洗3～5s。
3.根据权力要求1所述AZ91镁合金无氟磷化工艺，其特征在于：步骤1碱洗除油可以采用有机溶剂去除AZ91镁合金表面油污。
4.根据权力要求1所述AZ91镁合金无氟磷化工艺，其特征在于：步骤1碱洗除油可以采用清洗剂去除AZ91镁合金表面油污。
5.根据权力要求1所述AZ91镁合金无氟磷化工艺，其特征在于：步骤3中添加剂为脲素+A。
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