CN107937900B - 一种镁合金原位生长耐蚀表面处理方法 - Google Patents

一种镁合金原位生长耐蚀表面处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镁合金原位生长耐蚀表面处理方法，首先将镁合金打磨，打磨后在乙醇中超声波震洗，烘干后在盐酸酒精溶液中浸泡，得到预处理过的镁合金；然后将预处理过的镁合金放入处理液中进行处理，得到表面存在化学转化膜的镁合金；最后将表面存在化学转化膜的镁合金进行煅烧，在镁合金表面得到均匀且机械结合良好的膜层。本发明采用全新的化学转化膜方法，结合热处理工艺，在镁合金表面制备出原位生长的耐蚀膜层，不但将耐蚀性大幅提高，同时成本低廉，还可应用于各种零部件结构。

Description

一种镁合金原位生长耐蚀表面处理方法
技术领域
本发明涉及材料腐蚀与防护领域，具体涉及一种镁合金原位生长耐蚀表面处理方法。
背景技术
镁合金是低密度高性能轻型结构材料，比重与塑料相近，刚度、强度不亚于铝合金，并且可以全回收无污染。但是镁合金的耐蚀性一直是严重制约其发展应用的一大因素，为了提高镁合金耐蚀性，已经有大量研究被报道，目前常见的方法如化学镀、阳极氧化、微弧氧化、溶胶凝胶法、水热法、喷涂等。但这些方法都有着各自缺陷：比如普通化学镀虽然工序简单、适用性强，但是耐蚀效果往往不理想并且伴随着有毒废液，不利于环保；阳极氧化和微弧氧化虽然可以得到较为耐蚀的陶瓷膜层，但是膜层孔隙较多、与基体机械结合性不好并且无法处理形状复杂的结构件；溶胶凝胶法得到的膜层不够致密因而影响耐蚀性；水热法可以得到较为均匀致密的膜层但设备成本较高且耐蚀性也不够出色；喷涂得到的涂层往往孔隙率过高且机械结合性不佳。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种镁合金原位生长耐蚀表面处理方法，本发明采用全新的化学转化膜方法，结合热处理工艺，在镁合金表面制备出原位生长的耐蚀膜层，不但将耐蚀性大幅提高，同时成本低廉，还可应用于各种零部件结构。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种镁合金原位生长耐蚀表面处理方法，包括以下步骤：
步骤一：将镁合金打磨，打磨后在乙醇中超声波震洗，烘干后在盐酸酒精溶液中浸泡，得到预处理过的镁合金；
步骤二：将预处理过的镁合金放入处理液中进行处理，得到表面存在化学转化膜的镁合金；
步骤三：将表面存在化学转化膜的镁合金进行煅烧，在镁合金表面得到均匀且机械结合良好的膜层。
进一步地，步骤一中将镁合金打磨至2000#砂纸。
进一步地，步骤一中镁合金打磨后在乙醇中超声波震洗15min，然后放入烘箱于120℃保温2h。
进一步地，步骤一中盐酸酒精溶液中盐酸和酒精的体积比为5：95，在盐酸酒精溶液中浸泡时间为30s。
进一步地，步骤二中的处理液由硝酸铝溶液、Edta-2Na溶液和氢氧化钠溶液组成。
进一步地，处理液中硝酸铝的浓度为40-50g/L，Edta-2Na的浓度为50-72g/L，氢氧化钠的浓度为40-47g/L。
进一步地，步骤二将预处理过的镁合金放入镀液中进行处理时，处理温度为88℃-95℃，处理时间为4h。
进一步地，步骤三中煅烧是将表面存在化学转化膜的镁合金放入马弗炉中，在340℃-400℃保温1h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
针对以往表面处理方法效果不佳、镀液有毒、成本高昂、工序复杂等缺点，本发明采用化学转化膜加热处理工艺，处理过程工艺简单，处理液环保无毒且可以大幅提高镁合金的耐蚀性，因为镁合金PB比小于1，表面自然生成的氧化镁薄膜疏松多孔，无法保护基体，本发明通过一种特殊的络合剂Edta-2Na成功在碱性条件下将Al3+溶于溶液而不产生Al(OH)3沉淀，参与反应的Al3+成功和Mg2+共同构成特殊化学转化膜，经过一定温度热处理后，生成的Al2O3弥补MgO薄膜疏松多孔的薄弱点，一起构成致密保护层。并且由于化学转化膜原位生长的特点，所得膜层具有良好的机械结合性，同时还能应用于各种形状结构的零部件处理，从而能够有力推动镁合金的应用生产。
具体实施方式
下面对本发明的实施方式做进一步详细描述：
将镁合金打磨至2000#砂纸，在乙醇中超声波震洗15min，继而放入烘箱于120℃保温2h，然后在盐酸酒精中浸泡30s，其中盐酸酒精溶液中盐酸和酒精的体积比为5：95，在表面得到均匀光洁的预处理表面。经过预处理，表面得到活化，形成乙醇镁产物，以利下一步化学镀膜的原位生长。配置硝酸铝溶液，Edta-2Na溶液，氢氧化钠溶液组成的处理液，处理液中硝酸铝的浓度为40-50g/L，Edta-2Na的浓度为50-72g/L，氢氧化钠的浓度为40-47g/L，将预处理过的镁合金放入处理液中进行处理，处理温度88℃-95℃，处理时间为4个小时得到表面存在化学转化膜的工件。最后将表面存在化学转化膜的工件放入马弗炉中，在340℃-400℃保温1个小时，得到表面均匀且机械结合良好的膜层。
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
实施例1
将AZ36镁合金打磨至2000#砂纸，在乙醇中超声波震洗15min，继而放入烘箱于120℃保温2h，然后在盐酸酒精中浸泡30s，在表面得到均匀光洁的预处理表面。经过预处理，表面得到活化，形成乙醇镁产物，以利下一步化学转化膜的原位生长。配置硝酸铝(40g/L)，Edta-2Na(50g/L)，氢氧化钠(40g/L)组成的处理液，将预处理过的镁合金放入处理液中进行处理，处理液温度92℃，保温4个小时。最后将表面存在化学转化膜的工件放入马弗炉中，在380℃保温1个小时，得到表面均匀且机械结合良好的膜层。
与AZ36镁合金基体比较，在模拟海水浸泡两小时条件下，AZ36镁合金的耐蚀性从～0.5KΩ提高到～70KΩ，腐蚀电流下降两个数量级，从10-4A/cm2下降到10-6A/cm2。
实施例2
将L4镁合金打磨至2000#砂纸，在乙醇中超声波震洗15min，继而放入烘箱于120℃保温2h，然后在盐酸酒精中浸泡30s，在表面得到均匀光洁的预处理表面。经过预处理，表面得到活化，形成乙醇镁产物，以利下一步化学转化膜的原位生长。配置硝酸铝(45g/L)，Edta-2Na(57g/L)，氢氧化钠(45g/L)组成的处理液，将预处理过的镁合金放入处理液中进行处理，处理液温度88℃，保温4个小时。最后将表面存在化学转化膜的工件放入马弗炉中，在340℃保温1个小时，得到表面均匀且机械结合良好的膜层。
与L4镁合金基体比较，在模拟海水浸泡两小时条件下，L4镁合金的耐蚀性从～0.2KΩ提高到～40KΩ，腐蚀电流下降一个数量级，从5×10-5A/cm2下降到5×10-6A/cm2。
实施例3
将AZ33镁合金打磨至2000#砂纸，在乙醇中超声波震洗15min，继而放入烘箱于120℃保温2h，然后在盐酸酒精中浸泡30s，在表面得到均匀光洁的预处理表面。经过预处理，表面得到活化，形成乙醇镁产物，以利下一步化学镀膜的原位生长。配置硝酸铝(50g/L)，Edta-2Na(72g/L)，氢氧化钠(47g/L)组成的处理液，将预处理过的镁合金放入处理液中进行处理，处理液温度95℃，保温4个小时。最后将表面存在化学转化膜的工件放入马弗炉中，在400℃保温1个小时，得到表面均匀且机械结合良好的膜层。
与AZ33镁合金基体比较，在模拟海水浸泡两小时条件下，AZ33镁合金的耐蚀性从～1KΩ提高到～100KΩ，腐蚀电流下降近两个数量级，从7×10-5A/cm2下降到10-6A/cm2。

Claims (3)

1.一种镁合金原位生长耐蚀表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将镁合金打磨，打磨后在乙醇中超声波震洗，烘干后在盐酸酒精溶液中浸泡，得到预处理过的镁合金，其中，盐酸酒精溶液中盐酸和酒精的体积比为5：95，在盐酸酒精溶液中浸泡时间为30s；
步骤二：将预处理过的镁合金放入处理液中进行处理，处理温度为88℃-95℃，处理时间为4h，得到表面存在化学转化膜的镁合金，所述处理液由硝酸铝溶液、Edta-2Na溶液和氢氧化钠溶液组成，且处理液中硝酸铝的浓度为40-50g/L，Edta-2Na的浓度为50-72g/L，氢氧化钠的浓度为40-47g/L；
步骤三：将表面存在化学转化膜的镁合金放入马弗炉中，在340℃-400℃保温1h，在镁合金表面得到均匀且机械结合良好的膜层。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金原位生长耐蚀表面处理方法，其特征在于，步骤一中将镁合金打磨至2000#砂纸。
3.根据权利要求1所述的一种镁合金原位生长耐蚀表面处理方法，其特征在于，步骤一中镁合金打磨后在乙醇中超声波震洗15min，然后放入烘箱于120℃保温2h。
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