CN103305852B

CN103305852B - 一种提高镁合金表面耐腐蚀性能的前处理液及其处理方法

Info

Publication number: CN103305852B
Application number: CN201310258564.0A
Authority: CN
Inventors: 陈明安; 程楠
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-06-26
Also published as: CN103305852A

Abstract

本发明提供一种提高镁合金表面耐腐蚀性能的前处理液及其处理方法。在‑10～35℃下将去离子水和氨丙基三乙氧基硅烷加入无水乙醇溶剂中，去离子水、氨丙基三乙氧基硅烷体积比为1:1，分别占溶液总体积的1～10%，室温下水解5～120min得到前处理液。将涂有高分子有机涂层的微弧氧化或阳极氧化的镁合金经除油和粗化处理后放入所述的前处理液中10s～10min，取出后吹干，在80～120℃条件下固化10～120min，然后再经过活化和还原处理后放入化学镀镍液中进行镀镍处理，制得提高镁合金表面耐腐蚀性能且表面导电的复合涂层。

Description

一种提高镁合金表面耐腐蚀性能的前处理液及其处理方法

技术领域：

本发明涉及到一种提高镁合金表面耐腐蚀性能的前处理液及其处理方法。

背景技术：

镁合金是一种极轻的结构材料，具有高的比强度、比刚度、减震性、可切削加工性和可回收性等特点，被誉为21世纪的“绿色”金属结构材料。然而，镁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应用需解决的一个重要问题。

目前，镁合金表面防护处理方法主要有化学转化、有机涂装、阳极氧化、微弧氧化、电镀或化学镀处理等方法。其中，阳极氧化处理能显著提高金属的耐磨和耐蚀性能，同时还具有较强的吸附性，而在其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，该陶瓷层与金属基体结合力强，具有较好的耐热耐冲击、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，其表面都存在许多微孔或微裂纹，腐蚀介质可以从这些微缺陷渗入基体，导致其耐蚀性下降。另外，由于其表面是一层氧化物膜，故试样的导电性很差。针对镁合金氧化膜的缺陷，主要采用沸水处理、溶胶-凝胶法、有机涂层技术、电镀和化学镀工艺对其进行表面处理。沸水处理只能使孔口部分封闭变小，难以完全封闭微孔和微裂纹。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。电镀和化学镀处理过程中，一般含有敏化工艺，其处理液中含有Sn²⁺离子，对环境污染严重，同时处理液中的酸根离子对氧化物膜腐蚀严重；另外，施镀过程中，即使是碱性高pH值条件下的镀液也能破坏表面氧化物，导致处理后试样的耐蚀性大大降低。虽然国内有许多文献表明，直接在微弧氧化层表面镀镍能使试样获得很好的耐蚀性，但缺少长时间的腐蚀试验。有机涂层技术方面，虽然试样处理后其耐蚀性显著提高，但其表面导电性能较差，且表面易被污染，使其使用受限。

发明内容：

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于结合微弧氧化膜或阳极氧化膜、有机涂层技术和化学镀镍工艺的优点，提供一种提高镁合金表面耐腐蚀性能的前处理液及其处理方法。

一种提高镁合金表面耐腐蚀性能的前处理液，在-10～35℃下将去离子水和氨丙基三乙氧基硅烷加入无水乙醇溶剂中，去离子水、氨丙基三乙氧基硅烷体积比为1:1，分别占溶液总体积的1～10%，室温下水解5～120min。

利用所述的前处理液对镁合金进行处理的方法，将涂有高分子有机涂层的微弧氧化或阳极氧化的镁合金经除油和粗化处理后放入所述的前处理液中10s～10min，取出后吹干，在80～120℃条件下固化10～120min，然后再经过活化和还原处理后放入化学镀镍液中进行镀镍处理，制得提高镁合金表面耐腐蚀性能且表面导电的复合涂层。

所述的高分子有机涂层包括热塑性树脂或热固性树脂。

本发明方法可使有机涂层填充到镁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，显著提高镁合金的耐腐蚀性能。同时，采用化学镀的方法在有机涂层表面镀敷一层镍-磷合金，可使试样表面具有金属特性，具有较好的导电性。

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AZ31镁合金在3.5%氯化钠溶液中的极化曲线图，a为微弧氧化样品，b为涂有环氧树脂涂层的微弧氧化样品，c为本发明处理后样品；

图3为微弧氧化AZ31镁合金在3.5%氯化钠溶液中的交流阻抗谱；

图4为涂有环氧树脂的微弧氧化AZ31镁合金在3.5%氯化钠溶液中的交流阻抗谱；

图5为微弧氧化AZ31镁合金经本发明处理后在3.5%氯化钠溶液中的交流阻抗谱；

图6为微弧氧化AZ31镁合金本发明处理前后的室温浸泡腐蚀照片；

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.在室温下将环氧树脂涂料和相应的固化剂及稀释剂混合均匀，其中，环氧树脂涂料、固化剂和稀释剂的体积比为5:1:2。

2.处理方法：将微弧氧化处理过的AZ31镁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环氧树脂溶液，2min后取出晾干，在室温下固化24h；将固化好的试样经除油（氢氧化钠20g/L,碳酸钠30g/L,磷酸钠30g/L,60℃，30min）和粗化（氢氧化钠12～15mol/L，65～75℃，30min）处理后放入本发明的处理液中，该处理液的配制过程为：在-10～35℃下将去离子水和氨丙基三乙氧基硅烷加入无水乙醇溶剂中，去离子水、氨丙基三乙氧基硅烷体积比为1:1，分别占溶液总体积的5%，室温下水解5～120min。体积比为5%的氨丙基三乙氧基硅烷溶液中1min，取出后吹干，在100℃条件下固化30min，然后再经过活化和还原处理后放入化学镀镍液中进行镀镍处理20min后取出，用去离子水清洗干净并吹干。

将经过上述工艺处理的AZ31镁合金样品进行以下实验：

1．扫描电镜形貌：如图1所示，微弧氧化AZ31镁合金样品经本发明处理后，表面由许多菜花状的镍胞组成，镍胞间结合紧密，看不出明显的缺陷。

2.动电位极化曲线测试：如图2所示，涂覆环氧树脂后，试样的自腐蚀电流密度降低一个数量级，腐蚀电位降低87mV，本发明处理后，样品腐蚀电位正移了1028mV。

3.电化学交流阻抗谱：如图3、图4和图5所示，AZ31镁合金在经本发明处理后，阻抗值下降的速率明显降低，微弧氧化样品在经过96h浸泡后阻抗值下降至10²Ωcm²，涂有环氧树脂的微弧氧化样品浸泡1032h后阻抗值降至10³Ωcm²，而经本发明处理后样品浸泡1368h后阻抗值仍然处于10³Ωcm²以上。

4.室温盐水浸泡实验：如图6所示，未处理的微弧氧化样品在浸泡144h后，表面便堆积了大量的腐蚀产物，并有若干腐蚀点出现，浸泡至240h时，试样腐蚀进一步加剧，腐蚀产物比之前更多，原先的腐蚀点处已被腐蚀介质腐蚀穿；涂覆环氧树脂后，试样浸泡816h才出现腐蚀点，浸泡1032h后腐蚀点变大；与之相比，本发明处理后的样品在浸泡初期几乎没有任何变化，只是镀层表面颜色稍微变暗，浸泡至1224h时，有少许气泡从试样表面冒出，表面出现一个肉眼可见的鼓泡，且当浸泡进行到1368h时，腐蚀点的数量也没有增加。

Claims

1.一种提高镁合金表面耐腐蚀性能的前处理液的处理方法，其特征在于，在-10～35℃下将去离子水和氨丙基三乙氧基硅烷加入无水乙醇溶剂中，去离子水、氨丙基三乙氧基硅烷体积比为1:1，分别占溶液总体积的1～10％，室温下水解5～120min以获得前处理液，将涂有高分子有机涂层的微弧氧化或阳极氧化的镁合金经除油和粗化处理后放入所述的前处理液中10s～10min，取出后吹干，在80～120℃条件下固化10～120min，然后再经过活化和还原处理后放入化学镀镍液中进行镀镍处理，制得提高镁合金表面耐腐蚀性能且表面导电的复合涂层，所述的高分子有机涂层包括热塑性树脂或热固性树脂。