CN105951087A - 一种用于镁合金的钝化液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于镁合金的钝化液及其制备方法，该钝化液由钼酸钠、钒酸铵、硅酸钠、硝酸钴、磷酸二氢锰、氧化锌、草酸、柠檬酸、氯酸钾、过氧化钾、氟化铵、氢氟酸和去离子水组成，制备方法为：先用草酸和柠檬酸溶液溶解氧化锌，然后加入其余组分，并用氢氟酸溶液调节pH值。本发明以钒酸盐、钼酸盐、硅酸盐等为原料，不含污染环境的重金属铬，从根本上解决了含铬钝化工艺对环境的污染问题，有利于环保；并且本发明能在镁合金表面生成金属氧化物和氟化物复合膜，该复合钝化膜的耐腐蚀优异，可以达到甚至超过铬钝化膜的耐腐蚀性。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种用于镁合金的钝化液及其制备方法。
背景技术
因镁合金材料是一种轻质结构材料，质量为铝的2/3，钢铁的1/4，与钢、铝、塑料等工程材料相比，镁合金具有强度和刚度好，电磁屏蔽性能好，无磁性；吸震性好；无毒、可回收；极好的切削加工性能，极高的压铸生产率，尺寸收缩小，并且具有优良低温性能和导热率高等特点，所以被被广泛应用。目前成为电子产品如笔记本电脑、手机、PDA等中主要的材料，镁合金的应用范围因而迅速扩大。
镁合金表面化学转化膜不仅本身具有一定的耐蚀性能，还可以在其上面进行涂装提高装饰性，因此化学转化常作为镁合金彩色涂装的前处理，提高了整个涂装体系的附着力与耐腐蚀性能。另外，化学转化采用浸泡处理不需要通电，处理工艺简单容易控制，因此是最为广泛应用的表面处理技术。镁合金的传统化学转化处理以MIL/M23171和HB/Z5078278工艺为代表，由于处理液中含有毒 性高且易致癌的六价铬，其使用正受到严格的限制。特别是2000年欧洲议会通过的ELVs法规中明确规定每辆汽车用于零部件表面处理的六价铬用量不得超过2g，依照欧盟RoHS法规与我国将实施的电子信息产品污染控制管理办法，严格限制电子电气设备中六价铬等有毒成分的含量，因此镁合金的环境友好型无铬转化处理技术受到极大关注。目前报道的无铬转化处理工艺主要有磷酸盐处理、磷酸盐-高锰酸盐处理、氟锆酸盐或氟钛酸盐处理、锡酸盐处理、钼酸盐或钨酸盐、钒酸盐处理、钴盐处理等，但是与传统铬酸盐处理技术相比较，在提高处理效率、降低处理温度、改善耐腐蚀性能方面还有待改进，尚不能取代铬酸盐处理技术，急需发展能在室温下高效成膜的镁合金表面无铬转化处理技术。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种用于镁合金的钝化液及其制备方法，制备的钝化液不含有毒铬离子，而且成膜性能良好。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于镁合金的钝化液，该钝化液组分为：钼酸钠2g/L～8g/L，钒酸铵0.5g/L～2.5g/L，硅酸钠3g/L～10g/L，硝酸钴0.2g/L～2g/L，磷酸二氢锰5g/L～12g/L，氧化锌5g/L～15g/L，草酸2g/L～5g/L，柠檬酸0.2g/L～1g/L，氯酸钾2g/L～6g/L，过氧化钾1g/L～3g/L，氟化铵12g/L～20g/L，余量为去离子水。
优选的，所述的用于镁合金的钝化液，该钝化液组分为：钼酸钠4g/L～6g/L，钒酸铵1g/L～2g/L，硅酸钠5g/L～8g/L，硝酸钴0.5g/L～1.5g/L，磷酸二氢锰7g/L～10g/L，氧化锌8g/L～12g/L，草酸2.5g/L～4g/L，柠檬酸0.4g/L～0.8g/L，氯酸钾2.5g/L～5g/L，过氧化钾1.5g/L～2.5g/L，氟化铵15g/L～18g/L，余量为去离子水。
优选的，所述的用于镁合金的钝化液，该钝化液组分为：钼酸钠5g/L，钒酸铵1.5g/L，硅酸钠6g/L，硝酸钴1g/L，磷酸二氢锰8g/L，氧化锌10g/L，草酸3g/L，柠檬酸0.6g/L，氯酸钾4.5g/L，过氧化钾2g/L，氟化铵16g/L，余量为去离子水。
所述的用于镁合金的钝化液的制备方法，包括以下步骤：(1)取去离子水稀释草酸和柠檬酸，然后加入氧化锌，边加入边搅拌，使其全部溶解；(2)依次加入钼酸钠、钒酸铵、硅酸钠、硝酸钴、磷酸二氢锰、氯酸钾、过氧化钾、氟化铵和去离子水，搅拌15min～30min；(3)然后用氢氟酸溶液调节pH值至2～4。
优选的，所述的步骤(2)中搅拌25min。
优选的，所述的步骤(3)中然后用氢氟酸溶液调节pH值至3。
有益效果：(1)本发明以钒酸盐、钼酸盐、硅酸盐等为原料，不含污染环境的重金属铬，从根本上解决了含铬钝化工艺对环境的污染问题，有利于环保；(2)本发明通过对钝化液组分的调整，在镁合金表面生成由钴、锰、镁、锌的氧化物及金属氟化物组分的复合膜，通过对促进剂和助剂的组分和含量的调整，使得成膜快，效率高；(3)并且该复合钝化膜的耐腐蚀优异，可以达到甚至超过铬钝化膜的耐腐蚀性。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍，但不局限于此。
实施例1
一种用于镁合金的钝化液，该钝化液组分为：钼酸钠2g/L，钒酸铵0.5g/L，硅酸钠3g/L，硝酸钴0.2g/L，磷酸二氢锰5g/L，氧化锌5g/L，草酸2g/L，柠檬酸0.2g/L，氯酸钾2g/L，过氧化钾1g/L，氟化铵12g/L，余量为去离子水。
所述的用于镁合金的钝化液的制备方法，包括以下步骤：(1)取去离子水稀释草酸和柠檬酸，然后加入氧化锌，边加入边搅拌，使其全部溶解；(2)依次加入钼酸钠、钒酸铵、硅酸钠、硝酸钴、磷酸二氢锰、氯酸钾、过氧化钾、氟化铵和去离子水，搅拌15min；(3)然后用氢氟酸溶液调节pH值至2。
实施例2
一种用于镁合金的钝化液，该钝化液组分为：钼酸钠8g/L，钒酸铵2.5g/L，硅酸钠10g/L，硝酸钴2g/L，磷酸二氢锰12g/L，氧化锌15g/L，草酸5g/L，柠檬酸1g/L，氯酸钾6g/L，过氧化钾3g/L，氟化铵20g/L，余量为去离子水。
所述的用于镁合金的钝化液的制备方法，包括以下步骤：(1)取去离子水稀释草酸和柠檬酸，然后加入氧化锌，边加入边搅拌，使其全部溶解；(2)依次加入钼酸钠、钒酸铵、硅酸钠、硝酸钴、磷酸二氢锰、氯酸钾、过氧化钾、氟化铵和去离子水，搅拌30min；(3)然后用氢氟酸溶液调节pH值至4。
实施例3
一种用于镁合金的钝化液，该钝化液组分为：钼酸钠4g/L，钒酸铵1g/L，硅酸钠5g/L，硝酸钴0.5g/L，磷酸二氢锰7g/L，氧化锌8g/L，草酸2.5g/L，柠檬酸0.4g/L，氯酸钾2.5g/L，过氧化钾1.5g/L，氟化铵15g/L，余量为去离子水。
所述的用于镁合金的钝化液的制备方法，包括以下步骤：(1)取去离子水稀释草酸和柠檬酸，然后加入氧化锌，边加入边搅拌，使其全部溶解；(2)依次加入钼酸钠、钒酸铵、硅酸钠、硝酸钴、磷酸二氢锰、氯酸钾、过氧化钾、氟化铵和去离子水，搅拌20min；(3)然后用氢氟酸溶液调节pH值至2.5。
实施例4
一种用于镁合金的钝化液，该钝化液组分为：钼酸钠6g/L，钒酸铵2g/L，硅酸钠8g/L，硝酸钴1.5g/L，磷酸二氢锰10g/L，氧化锌12g/L，草酸4g/L，柠檬酸0.8g/L，氯酸钾5g/L，过氧化钾2.5g/L，氟化铵18g/L，余量为去离子水。
所述的用于镁合金的钝化液的制备方法，包括以下步骤：(1)取去离子水稀释草酸和柠檬酸，然后加入氧化锌，边加入边搅拌，使其全部溶解；(2)依次加入钼酸钠、钒酸铵、硅酸钠、硝酸钴、磷酸二氢锰、氯酸钾、过氧化钾、氟化铵和去离子水，搅拌25；(3)然后用氢氟酸溶液调节pH值至3。
实施例5
一种用于镁合金的钝化液，该钝化液组分为：钼酸钠5g/L，钒酸铵1.5g/L，硅酸钠6g/L，硝酸钴1g/L，磷酸二氢锰8g/L，氧化锌10g/L，草酸3g/L，柠檬酸0.6g/L，氯酸钾4.5g/L，过氧化钾2g/L，氟化铵16g/L，余量为去离子水。
所述的用于镁合金的钝化液的制备方法，包括以下步骤：(1)取去离子水稀释草酸和柠檬酸，然后加入氧化锌，边加入边搅拌，使其全部溶解；(2)依次加入钼酸钠、钒酸铵、硅酸钠、硝酸钴、磷酸二氢锰、氯酸钾、过氧化钾、氟化铵和去离子水，搅拌25min；(3)然后用氢氟酸溶液调节pH值至3。
对比例
一种用于镁合金的钝化液，该钝化液组分为：钼酸钠5g/L，钒酸铵1.5g/L，硅酸钠6g/L，硝酸钴1g/L，磷酸二氢锰8g/L，氧化锌10g/L，草酸3g/L，柠檬酸0.6g/L，氯酸钾4.5g/L，过氧化钾2g/L，余量为去离子水。
所述的用于镁合金的钝化液的制备方法，包括以下步骤：(1)取去离子水稀释草酸和柠檬酸，然后加入氧化锌，边加入边搅拌，使其全部溶解；(2)依次加入钼酸钠、钒酸铵、硅酸钠、硝酸钴、磷酸二氢锰、氯酸钾、过氧化钾和去离子水，搅拌25min；(3)然后用氢氟酸溶液调节pH值至3。
将实施例1至5和对比例制备的钝化液，将1cm×1cm×0.2cm镁合金板分别置于上述钝化液中，反应30min后，取出合金板，在80℃下干燥处理20min，再将处理后的镁合金板及未钝化的合金板分别放入20%硝酸铵溶液中，水浴加热至70℃，观察明显出现锈蚀斑点的时间，实验结果如下表所示：
从上述实验结果可以看出，经钝化液处理的镁合金板比未钝化的镁合金板的耐腐蚀性能好，而经实施例1至5制备的钝化液处理的镁合金板的耐腐蚀性能比经对比例制备的钝化液处理的镁合金板好。主要是因为钝化液中的草酸、柠檬酸为络合剂，控制成膜的速度和槽液的稳定；硅酸钠为封孔剂，膜层中有沟痕，该膜没有自愈能力，提高钝化膜的耐蚀性与硬度；硝酸钴提供钴离子，对形成钝化膜促进处理溶液的活化作用，提高钝化膜的耐蚀性，镁合金在于钝化液反应过程中，能在镁合金表面生成由钴、锰、镁、锌的氧化物组成的复合氧化膜，而钝化液中加入氟化铵还能和合金表面金属反应生成金属氟化物，增强其耐腐蚀性能。
Claims (6)
1. 一种用于镁合金的钝化液，其特征在于该钝化液组分为：钼酸钠2g/L～8g/L，钒酸铵0.5g/L～2.5g/L，硅酸钠3g/L～10g/L，硝酸钴0.2g/L～2g/L，磷酸二氢锰5g/L～12g/L，氧化锌5g/L～15g/L，草酸2g/L～5g/L，柠檬酸0.2g/L～1g/L，氯酸钾2g/L～6g/L，过氧化钾1g/L～3g/L，氟化铵12g/L～20g/L，余量为去离子水。
2. 根据权利要求1所述的用于镁合金的钝化液，其特征在于该钝化液组分为：钼酸钠4g/L～6g/L，钒酸铵1g/L～2g/L，硅酸钠5g/L～8g/L，硝酸钴0.5g/L～1.5g/L，磷酸二氢锰7g/L～10g/L，氧化锌8g/L～12g/L，草酸2.5g/L～4g/L，柠檬酸0.4g/L～0.8g/L，氯酸钾2.5g/L～5g/L，过氧化钾1.5g/L～2.5g/L，氟化铵15g/L～18g/L，余量为去离子水。
3. 根据权利要求1所述的用于镁合金的钝化液，其特征在于该钝化液组分为：钼酸钠5g/L，钒酸铵1.5g/L，硅酸钠6g/L，硝酸钴1g/L，磷酸二氢锰8g/L，氧化锌10g/L，草酸3g/L，柠檬酸0.6g/L，氯酸钾4.5g/L，过氧化钾2g/L，氟化铵16g/L，余量为去离子水。
4. 权利要求1至3任意一项所述的用于镁合金的钝化液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)取去离子水稀释草酸和柠檬酸，然后加入氧化锌，边加入边搅拌，使其全部溶解；(2)依次加入钼酸钠、钒酸铵、硅酸钠、硝酸钴、磷酸二氢锰、氯酸钾、过氧化钾、氟化铵和去离子水，搅拌15min～30min；(3)然后用氢氟酸溶液调节pH值至2～4。
5. 根据权利要求4所述的用于镁合金的钝化液的制备方法，其特征在于所述的步骤(2)中搅拌25min。
6. 根据权利要求4所述的用于镁合金的钝化液的制备方法，其特征在于所述的步骤(3)中然后用氢氟酸溶液调节pH值至3。
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| WO2019006674A1 (zh) * | 2017-07-04 | 2019-01-10 | 深圳市长宏泰科技有限公司 | 镁合金磷化剂、金属件及其表面磷化处理方法 |
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