CN105908242A - 一种镁合金的表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镁合金的表面处理方法，包括如下步骤：（1）一次水洗、（2）脱脂处理、（3）二次水洗、（4）一次酸洗、（5）二次酸洗、（6）碱洗、（7）阳极氧化、（8）三次水洗、（9）干燥保温。本发明各步骤的处理方法科学合理，工艺巧妙，有效地改善了镁合金材料表面氧化膜的结构，显著提升了其耐强酸、强碱和有机溶剂腐蚀的能力，其表面的强度提高了30~35%，脆性得到很好的改善，并具有特殊的微孔结构，利于染色等深度加工工艺的进行，有很好的使用价值。

Description

一种镁合金的表面处理方法
技术领域
本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种镁合金的表面处理方法。
背景技术
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其密度小，比强度高，比弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。
镁合金表面处理方法有很多，目前比较成熟、应用比较广泛的有物理法、化学法、物理化学法和综合法。现在常用的方法是阳极氧化法，通过电化学方法在镁合金表面形成转化膜，这种方法虽然可提高镁合金的耐蚀性能，但是镁合金转化膜层耐磨性能没有得到很大的改善；而且这层氧化膜易受到强酸和强碱的腐蚀，同时镁合金易产生晶间腐蚀，表面硬度偏低，不耐磨；此外，现有的阳极氧化处理方法时间较长，能耗较大。因此，如何改善镁合金氧化膜的均匀性、硬度、耐磨、耐腐蚀性能，以及制备的工艺过程一直是业内人员研究的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种镁合金的表面处理方法。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种镁合金的表面处理方法，包括如下步骤：
（1）一次水洗：用清水对镁合金材料进行洗涤，进行除杂除尘处理；
（2）脱脂处理：将镁合金材料放入脱脂液中，加热保持脱脂液的温度为38~40℃，20~25min后完成脱脂处理；所述脱脂液由如下重量份的物质组成：5份次氨基三醋酸钠、4份硅酸钠、3份烷基酚聚氧乙烯醚、15份三聚磷酸钠、3份脂肪醇聚氧乙烯醚、300份水；
（3）二次水洗：用清水对脱脂处理后的镁合金材料进行洗涤，晾干备用；
（4）一次酸洗：将步骤（3）处理后的镁合金材料放入一次酸洗溶液中，加热保持溶液温度为38~42℃，处理4~6min后取出用去离子水冲洗晾干备用；所述一次酸洗溶液由如下重量份的物质组成：9份硝酸、4份双氧水、0.2份十二烷基磺酸钠、3份硬脂酸镁、0.5份焦磷酸钠、0.3份膨润土、150份水；
（5）二次酸洗：将步骤（4）处理后的镁合金材料放入二次酸洗溶液中，加热保持溶液温度为43~45℃，处理3~5min后取出用去离子水冲洗晾干备用；所述二次酸洗溶液由如下重量份的物质组成：10份硫酸、6份盐酸、0.3份十二烷基磺酸钠、4份硬脂酸镁、0.6份焦磷酸钠、0.2份膨润土、150份水；
（6）碱洗：将步骤（5）处理后的镁合金材料放入碱液中，加热保持碱液温度为33~35℃，40~60s后取出用去离子水冲洗晾干备用；所述碱液是质量分数为7~8%的氢氧化钠水溶液；
（7）阳极氧化：将步骤（6）处理后的镁合金材料放入电解液中，加热保持水溶液温度为35~37℃，控制电流密度为0.6~0.8 A/dm2，同时辅以频率为38KHz的超声波进行处理，共同处理10~15min即可；所述电解液由如下重量份的物质组成：18份硫酸、6份酒石酸、3份硫酸镁、1份纳米活性炭、0.6份纳米钛酸钡、0.6份纳米二氧化硅、0.5份焦磷酸钠、0.5份硬脂酸镁、120份水；
（8）三次水洗：用清水对步骤（7）处理后的镁合金材料进行洗涤，去除其表面的电解液；
（9）干燥保温：将步骤（8）处理后的镁合金材料放入温控室内，加热保持室内温度为200~210℃，保温10~12min后取出，自然冷却至室温即得成品。对处理后的镁合金材料进行保温处理，有利于提升氧化膜的稳定性。
进一步的，步骤（4）、步骤（5）中所述的膨润土颗粒大小为850~900目。
进一步的，步骤（7）所述的纳米活性炭的粒径为45~55nm，纳米钛酸钡的粒径为75~80nm，纳米二氧化硅的粒径为60~70nm。
本发明具有如下有益效果：
（1）本方法在对镁合金材料进行酸洗时，配制了两种不同的酸洗溶液，进行了两次酸洗，相比普通的一次酸洗处理方式，其消除氧化膜、去除较厚杂质的效果更佳，在酸洗溶液中添加的膨润土可吸附处理后的杂质，进一步提升了处理的速度和效果，最终处理后的材料表面组织均匀、洁净光亮，提高了后续工艺操作的便利性与效果。
（2）在阳极氧化操作时，向电解液中添加的纳米活性炭、纳米钛酸钡和纳米二氧化硅，在硫酸和草酸的作用下，与生成的氧化镁氧化膜共同交联在一起，提高了膜的均匀性、致密性，同时又增强了其硬度、耐磨、耐腐蚀和耐高温冲击性能，施加的超声波不仅能加快整体的反应速度，相比普通方式缩短了60~70%的制备时长，又能提高处理膜的均匀性，进一步增强了处理的质量。
（3）本发明各步骤的处理方法科学合理，工艺巧妙，有效地改善了镁合金材料表面氧化膜的结构，显著提升了其耐强酸、强碱和有机溶剂腐蚀的能力，其表面的强度提高了30~35%，脆性得到很好的改善，并具有特殊的微孔结构，利于染色等深度加工工艺的进行，有很好的使用价值。
具体实施方式
一种镁合金的表面处理方法，包括如下步骤：
（1）一次水洗：用清水对镁合金材料进行洗涤，进行除杂除尘处理；
（2）脱脂处理：将镁合金材料放入脱脂液中，加热保持脱脂液的温度为38~40℃，20~25min后完成脱脂处理；所述脱脂液由如下重量份的物质组成：5份次氨基三醋酸钠、4份硅酸钠、3份烷基酚聚氧乙烯醚、15份三聚磷酸钠、3份脂肪醇聚氧乙烯醚、300份水；
（3）二次水洗：用清水对脱脂处理后的镁合金材料进行洗涤，晾干备用；
（4）一次酸洗：将步骤（3）处理后的镁合金材料放入一次酸洗溶液中，加热保持溶液温度为38~42℃，处理4~6min后取出用去离子水冲洗晾干备用；所述一次酸洗溶液由如下重量份的物质组成：9份硝酸、4份双氧水、0.2份十二烷基磺酸钠、3份硬脂酸镁、0.5份焦磷酸钠、0.3份膨润土、150份水；
（5）二次酸洗：将步骤（4）处理后的镁合金材料放入二次酸洗溶液中，加热保持溶液温度为43~45℃，处理3~5min后取出用去离子水冲洗晾干备用；所述二次酸洗溶液由如下重量份的物质组成：10份硫酸、6份盐酸、0.3份十二烷基磺酸钠、4份硬脂酸镁、0.6份焦磷酸钠、0.2份膨润土、150份水；
（6）碱洗：将步骤（5）处理后的镁合金材料放入碱液中，加热保持碱液温度为33~35℃，40~60s后取出用去离子水冲洗晾干备用；所述碱液是质量分数为7~8%的氢氧化钠水溶液；
（7）阳极氧化：将步骤（6）处理后的镁合金材料放入电解液中，加热保持水溶液温度为35~37℃，控制电流密度为0.6~0.8 A/dm2，同时辅以频率为38KHz的超声波进行处理，共同处理10~15min即可；所述电解液由如下重量份的物质组成：18份硫酸、6份酒石酸、3份硫酸镁、1份纳米活性炭、0.6份纳米钛酸钡、0.6份纳米二氧化硅、0.5份焦磷酸钠、0.5份硬脂酸镁、120份水；
（8）三次水洗：用清水对步骤（7）处理后的镁合金材料进行洗涤，去除其表面的电解液；
（9）干燥保温：将步骤（8）处理后的镁合金材料放入温控室内，加热保持室内温度为200~210℃，保温10~12min后取出，自然冷却至室温即得成品。
进一步的，步骤（4）、步骤（5）中所述的膨润土颗粒大小为850~900目。
进一步的，步骤（7）所述的纳米活性炭的粒径为45~55nm，纳米钛酸钡的粒径为75~80nm，纳米二氧化硅的粒径为60~70nm。
本发明方法改善了镁的氧化膜（MgO）不致密、耐腐蚀性差、不耐磨的特点，并将其耐受温度值提高了10~15%，表面强度提高了30~35%，显著增强了其使用性能。

Claims (3)

1.一种镁合金的表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）一次水洗：用清水对镁合金材料进行洗涤，进行除杂除尘处理；
（2）脱脂处理：将镁合金材料放入脱脂液中，加热保持脱脂液的温度为38~40℃，20~25min后完成脱脂处理；所述脱脂液由如下重量份的物质组成：5份次氨基三醋酸钠、4份硅酸钠、3份烷基酚聚氧乙烯醚、15份三聚磷酸钠、3份脂肪醇聚氧乙烯醚、300份水；
（3）二次水洗：用清水对脱脂处理后的镁合金材料进行洗涤，晾干备用；
（4）一次酸洗：将步骤（3）处理后的镁合金材料放入一次酸洗溶液中，加热保持溶液温度为38~42℃，处理4~6min后取出用去离子水冲洗晾干备用；所述一次酸洗溶液由如下重量份的物质组成：9份硝酸、4份双氧水、0.2份十二烷基磺酸钠、3份硬脂酸镁、0.5份焦磷酸钠、0.3份膨润土、150份水；
（5）二次酸洗：将步骤（4）处理后的镁合金材料放入二次酸洗溶液中，加热保持溶液温度为43~45℃，处理3~5min后取出用去离子水冲洗晾干备用；所述二次酸洗溶液由如下重量份的物质组成：10份硫酸、6份盐酸、0.3份十二烷基磺酸钠、4份硬脂酸镁、0.6份焦磷酸钠、0.2份膨润土、150份水；
（6）碱洗：将步骤（5）处理后的镁合金材料放入碱液中，加热保持碱液温度为33~35℃，40~60s后取出用去离子水冲洗晾干备用；所述碱液是质量分数为7~8%的氢氧化钠水溶液；
（7）阳极氧化：将步骤（6）处理后的镁合金材料放入电解液中，加热保持水溶液温度为35~37℃，控制电流密度为0.6~0.8 A/dm2，同时辅以频率为38KHz的超声波进行处理，共同处理10~15min即可；所述电解液由如下重量份的物质组成：18份硫酸、6份酒石酸、3份硫酸镁、1份纳米活性炭、0.6份纳米钛酸钡、0.6份纳米二氧化硅、0.5份焦磷酸钠、0.5份硬脂酸镁、120份水；
（8）三次水洗：用清水对步骤（7）处理后的镁合金材料进行洗涤，去除其表面的电解液；
（9）干燥保温：将步骤（8）处理后的镁合金材料放入温控室内，加热保持室内温度为200~210℃，保温10~12min后取出，自然冷却至室温即得成品。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金的表面处理方法，其特征在于，步骤（4）、步骤（5）中所述的膨润土颗粒大小为850~900目。
3.根据权利要求1所述的一种镁合金的表面处理方法，其特征在于，步骤（7）所述的纳米活性炭的粒径为45~55nm，纳米钛酸钡的粒径为75~80nm，纳米二氧化硅的粒径为60~70nm。
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