CN107447212A - 镁合金零件的表面处理方法 - Google Patents

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鞠鹏飞
苏培博
王闻杰
吴超
奚昊敏
郭立杰
王正华
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Abstract

本发明提供一种镁合金零件的表面处理方法，包括：对镁合金零件表面进行清洁；在清洁后的镁合金表面形成硅烷膜层。本发明能够在大型或超大型镁合金零件表面形成有效的防护层，提高镁合金零件的耐腐蚀性能。

Description

镁合金零件的表面处理方法
技术领域
本发明涉及材料表面处理技术领域，特别涉及一种镁合金零件的表面处理方法。
背景技术
随着航天器向大型化、高精度和多功能方向发展，航天器有效载荷不断增加，航天领域对轻型、高性能材料的需求日益得到国内外的关注。镁及镁锂合金由于其密度小、强度高等优点，广泛应用于宇航产品中。但是镁及镁锂合金耐蚀性能不佳，需要进行表面防护，目前常用的防护技术包括化学镀镍、微弧氧化、阳极氧化、化学氧化等等。但是上述技术适用于中小型零件，对于大型或者超大型镁及镁锂合金零件缺乏合适的防护技术。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种大型或超大型的镁合金零件的处理方法，能够在大型或超大型镁合金零件表面形成有效的防护层，提高镁合金零件的耐腐蚀性能。
为了解决上述问题，本发明提供一种镁合金零件的表面处理方法，包括：
对镁合金零件表面进行清洁；
在清洁后的镁合金表面形成硅烷膜层。
可选地，所述硅烷膜层的厚度范围为 0.01~0.5μm。
可选地，所述硅烷膜层是利用含有硅烷的溶液与镁合金表面化学反应形成。
可选地，所述含硅烷的溶液的成分包括：硅烷、甲醇和水。
可选地，所述硅烷的体积浓度为15-25%，甲醇的体积浓度为10%。
可选地，制备所述硅烷膜层的工艺参数包括：工艺时间100-140秒，温度10-30摄氏度。
可选地，在硅烷膜层形成后，还包括固化步骤，所述固化步骤在烘箱中进行，固化温度140-160摄氏度，固化时间50-70分钟。
可选地，所述清洁包括：除油步骤和水洗步骤。
可选地，所述除油步骤先于水洗步骤进行，所述除油步骤包括：有机溶剂除油步骤和化学除油步骤，所述有机除油步骤利用航空汽油进行；在有机除油步骤完成后，利用含有酸性的化学溶液进行化学除油。
可选地，所述化学溶液由含有碳酸钠、硅酸钠、磷酸钠和水，其中碳酸钠的浓度为30-60g/L,硅酸钠的浓度为20-30g/L,磷酸钠的浓度为40-60g/L,温度范围为70-80摄氏度，化学除油的时间为5-10分钟；所述水洗步骤包括：依次进行的热水洗步骤和纯水洗步骤。
与现有技术相比，本发明有以下优点：
本发明通过在镁合金表面形成金具有防腐性能的硅烷膜层，可显著提高金属基体的耐蚀性，由于利用硅烷经过水解后，产生了大量的硅羟基，硅氧烷与镁合金等轻金属表面的羟基发生缩合反应，形成硅氧键，从而在镁合金表面覆盖一层致密的硅烷膜层。
附图说明
图1是本发明一个实施例的镁合金零件的表面处理方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明利用化学反应的方式在镁合金零件表面形成致密的硅烷膜层，能够提高镁合金零件的抗腐蚀性能。
具体地，参考图1所示的本发明一个实施例的镁合金零件的表面处理方法的流程示意图。本发明所述方法包括：
步骤S1，对镁合金零件表面进行清洁；
步骤S2，在清洁后的镁合金表面形成硅烷膜层。
本发明利用硅烷经过水解后，产生了大量的硅羟基，硅氧烷与镁合金等轻金属表面的羟基发生缩合反应，形成硅氧键，从而使得金属表面覆盖一层致密的硅烷膜层，所述硅烷膜层的厚度范围为0.01~0.5μm。
作为一个实施例，所述含硅烷的溶液的成分包括：硅烷、甲醇和水。优选的，所述硅烷的体积浓度为15-25%，甲醇的体积浓度为10%。
本发明所述的制备所述硅烷膜层的工艺参数包括：工艺时间100-140秒，温度10-30摄氏度。在一个优选的实施例中，制备硅烷氧化层的工艺时间为120秒，温度为20摄氏度，在这样的工艺参数下，形成的硅烷膜层较为致密，并且能够有利于与后续的其他材料涂层的结合。
为了进一步提高硅烷膜层的抗腐蚀性能，在硅烷膜层形成后，还包括固化步骤，所述固化步骤在烘箱中进行，固化温度140-160摄氏度，固化时间50-70分钟。比如，所述固化工艺的温度为145或155摄氏度，固化时间60分钟，以进一步提高硅烷膜层与镁合金的结合。
在制备硅烷膜层之前，需要对镁合金零件的表面进行清洁，所述清洁包括：除油步骤和水洗步骤。
作为优选的实施例，所述除油步骤先于水洗步骤进行，所述除油步骤包括：有机溶剂除油步骤和化学除油步骤，所述有机除油步骤利用航空汽油进行；在有机除油步骤完成后，利用含有酸性的化学溶液进行化学除油。
所述化学溶液由含有碳酸钠、硅酸钠、磷酸钠和水，其中碳酸钠的浓度为30-60g/L,硅酸钠的浓度为20-30g/L,磷酸钠的浓度为40-60g/L,温度范围为70-80摄氏度，化学除油的时间为5-10分钟；所述水洗步骤包括：依次进行的热水洗步骤和纯水洗步骤。
综上，本发明通过在镁合金表面形成金具有防腐性能的硅烷膜层，可显著提高金属基体的耐蚀性，由于利用硅烷经过水解后，产生了大量的硅羟基，硅氧烷与镁合金等轻金属表面的羟基发生缩合反应，形成硅氧键，从而在镁合金表面覆盖一层致密的硅烷膜层。
因此，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种镁合金零件的表面处理方法，其特征在于，包括：对镁合金零件表面进行清洁；在清洁后的镁合金表面形成硅烷膜层。
2.如权利要求1所述的镁合金零件的表面处理方法，其特征在于，所述硅烷膜层的厚度范围为 0.01~0.5μm 。
3.如权利要求1所述镁合金零件的表面处理方法，其特征在于，所述硅烷膜层是利用含有硅烷的溶液与镁合金表面化学反应形成。
4.如权利要求3所述的镁合金零件的表面处理方法，其特征在于，所述含硅烷的溶液的成分包括：硅烷、甲醇和水。
5.如权利要求4所述的镁合金零件的表面处理方法，其特征在于，所述硅烷的体积浓度为15-25%，甲醇的体积浓度为10%。
6.如权利要求3或4所述的镁合金零件的表面处理方法，其特征在于，制备所述硅烷膜层的工艺参数包括：工艺时间100-140秒，温度10-30摄氏度。
7.如权利要求6所述的镁合金零件的表面处理方法，其特征在于，在硅烷膜层形成后，还包括固化步骤，所述固化步骤在烘箱中进行，固化温度140-160摄氏度，固化时间50-70分钟。
8.如权利要求1所述的镁合金零件的表面处理方法，其特征在于，所述清洁包括：除油步骤和水洗步骤。
9.如权利要求8所述的镁合金零件的表面处理方法，其特征在于，所述除油步骤先于水洗步骤进行，所述除油步骤包括：有机溶剂除油步骤和化学除油步骤，所述有机除油步骤利用航空汽油进行；在有机除油步骤完成后，利用含有酸性的化学溶液进行化学除油。
10.如权利要求9所述的镁合金零件的表面处理方法，其特征在于，所述化学溶液由含有碳酸钠、硅酸钠、磷酸钠和水，其中碳酸钠的浓度为30-60g/L,硅酸钠的浓度为20-30g/L,磷酸钠的浓度为40-60g/L,温度范围为70-80摄氏度，化学除油的时间为5-10分钟；所述水洗步骤包括：依次进行的热水洗步骤和纯水洗步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2000050666A1 (fr) * 1999-02-25 2000-08-31 Hosaka Inc. Procede de traitement d'article metallique a base de magnesium et solution de traitement associee
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