CN108411290B - 一种镁锂合金磷酸盐转化溶液及其使用方法 - Google Patents

一种镁锂合金磷酸盐转化溶液及其使用方法 Download PDF

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Abstract

一种镁锂合金磷酸盐转化溶液及其使用方法，它涉及一种镁锂合金转化溶液。本发明是要解决现有的镁合金化学转化膜硬度低的技术问题。本发明的镁锂合金磷酸盐转化溶液是磷酸二氢钠、硝酸钡、酒石酸钠、乙酸钠和硼酸的混合水溶液。使用方法：将镁锂合金片打磨、清洗后吹干，碱洗除油并酸洗活化后，在转化溶液中浸泡处理，在镁锂合金表面得到化学转化膜。该转化膜均匀致密，维氏硬度达到220～240HV。可用于制备航空航天结构件。

Description

一种镁锂合金磷酸盐转化溶液及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种镁锂合金转化溶液。
背景技术
镁锂合金是目前最轻的合金，是发展超轻高强合金最具潜力的合金系之一。它不仅具有高比强度和良好的切削加工性，而且具有优良的电磁屏蔽、防震等性能，因此在航空航天、汽车、电子等很多工业领域有广阔的应用前景。但是镁锂合金的电化学活性高，其耐腐蚀性能差是制约其发展的一个重要因素。在镁锂合金表面制备化学转化膜，可以增强合金耐腐蚀性能。在《电镀与环保》2016年第36卷第4期的文章《AZ31镁合金磷酸盐化学转化膜的研究》一文中公开了一种镁合金磷酸盐转化技术，其处理过程为：镁合金打磨、清洗、脱脂、酸洗、活化、化学转化处理。其中化学转化处理液由磷酸二氢钠、硝酸锰和硅酸钠组成，pH值为4。在该溶液中形成的转化膜具有较好的耐腐蚀性能，但是该转化膜的维氏硬度大约在100～160HV，硬底偏低，限制了镁合金的应用。
发明内容
本发明是要解决现有的镁合金化学转化膜硬度低的技术问题，而提出了一种镁锂合金磷酸盐转化溶液。
本发明的镁锂合金磷酸盐转化溶液是磷酸二氢钠、硝酸钡、酒石酸钠、乙酸钠和硼酸的混合水溶液，其中磷酸二氢钠的浓度为15～75g/L，硝酸钡的浓度为40～90g/L，酒石酸钠的浓度为3～15g/L，乙酸钠的浓度为1～10g/L，硼酸的浓度为1～10g/L。
利用上述的镁锂合金磷酸盐转化溶液制备转化膜的方法，按以下步骤进行：
一、将镁锂合金片依次经500、800、1200目砂纸打磨、清洗后吹干，备用；
二、在浓度为20～30g/L的碳酸钠溶液中加入乳化剂，乳化剂的浓度为3～5g/L，混合均匀，得到碱洗除油液，将经步骤一处理的镁锂合金片浸泡在碱洗除油液中保持20～30min；
三、将经步骤二处理后的镁锂合金片浸入到浓度为100～110g/L的磷酸溶液中浸泡1～3min进行酸洗并活化；
四、将经步骤三处理后的镁锂合金片放在镁锂合金磷酸盐转化溶液中，在温度为15～30摄氏度的条件下浸泡处理15～30min，取出水洗，吹干，在镁锂合金表面得到化学转化膜。
本发明的镁锂合金磷酸盐转化溶液是将磷酸二氢钠、硝酸钡、酒石酸钠、乙酸钠和硼酸的加入水中溶解而成的中性混合水溶液，环保，成本低，利用该转化溶液可在室温下制备转化膜。使用方法简单，镁锂合金在该溶液中处理后，其表面膜层均匀致密，不仅有更好的耐腐蚀性能，并且维氏硬度达到220～240HV，可用于制备航空航天结构件，拓展了镁锂合金的应有范围。
附图说明
图1为试验1得到的MA21镁锂合金转化膜表面形貌照片；
图2为试验1得到的MA21镁锂合金的极化曲线；
图3为试验1得到的MA21合金转化膜的硬度比较图；
图4为试验2得到LAZ933镁锂合金转化膜表面形貌照片；
图5为试验2得到LAZ933镁锂合金的极化曲线；
图6为试验2得到的LAZ933镁锂合金转化膜的硬度比较图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的镁锂合金磷酸盐转化溶液是磷酸二氢钠、硝酸钡、酒石酸钠、乙酸钠和硼酸的混合水溶液，其中磷酸二氢钠的浓度为15～75g/L，硝酸钡的浓度为40～90g/L，酒石酸钠的浓度为3～15g/L，乙酸钠的浓度为1～10g/L，硼酸的浓度为1～10g/L。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是磷酸二氢钠的浓度为50g/L，硝酸钡的浓度为60g/L，酒石酸钠的浓度为10g/L，乙酸钠的浓度为5g/L，硼酸的浓度为5g/L。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是磷酸二氢钠的浓度为70g/L，硝酸钡的浓度为50g/L，酒石酸钠的浓度为8g/L，乙酸钠的浓度为6g/L，硼酸的浓度为8g/L。
具体实施方式四：利用具体实施方式一所述的镁锂合金磷酸盐转化溶液制备转化膜的方法，按以下步骤进行：
一、将镁锂合金片打磨、清洗后吹干，备用；
二、在浓度为20～30g/L的碳酸钠溶液中加入乳化剂，乳化剂的浓度为3～5g/L，混合均匀，得到碱洗除油液，将经步骤一处理的镁锂合金片浸泡在碱洗除油液中保持20～30min；
三、将经步骤二处理后的镁锂合金片浸入到浓度为90～110g/L的磷酸溶液中浸泡1～3min进行酸洗并活化；
四、将经步骤三处理后的镁锂合金片放在镁锂合金磷酸盐转化溶液中，在温度为15～30摄氏度的条件下浸泡处理15～30min，取出水洗，吹干，在镁锂合金表面得到化学转化膜。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是步骤一中的打磨是依次经500、800、1200目砂纸打磨，其它与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四或五不同的是步骤二中的乳化剂为OP-10或TX-10，其它与具体实施方式四或五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式四至六之一不同的是步骤三中的磷酸溶液的浓度为100g/L，其它与具体实施方式四至六之一相同。
用以下试验验证本发明的有益效果：
试验1：本试验的镁锂合金磷酸盐转化溶液是磷酸二氢钠、硝酸钡、酒石酸钠、乙酸钠和硼酸的混合水溶液，其中磷酸二氢钠的浓度为50g/L，硝酸钡的浓度为60g/L，酒石酸钠的浓度为10g/L，乙酸钠的浓度为5g/L，硼酸的浓度为5g/L。
本试验1的镁锂合金磷酸盐转化溶液是将磷酸二氢钠、硝酸钡、酒石酸钠、乙酸钠和硼酸的加入水中溶解而成的中性混合水溶液。
利用本试验1的镁锂合金磷酸盐转化溶液制备转化膜的方法，按以下步骤进行：
一、将MA21(Mg-7％Li-4％Al-1％Zn)合金片依次经500、800、1200目砂纸打磨、清洗后吹干，备用；
二、在浓度为20g/L的碳酸钠溶液中加入乳化剂(OP-10)，乳化剂的浓度为3g/L，混合均匀，得到碱洗除油液，将经步骤一处理的MA21合金片浸泡在碱洗除油液中保持20min；
三、将经步骤二处理后的MA21合金片浸入到浓度为100g/L的磷酸溶液中浸泡1min进行酸洗并活化；
四、将经步骤三处理后的MA21合金片放在本试验1的转化溶液中，在温度为24摄氏度的条件下浸泡处理15min，取出水洗，吹干，在MA21镁锂合金表面得到化学转化膜。
本试验在MA21镁锂合金表面得到化学转化膜的扫描电镜照片如图1所示，从图1可以看出，该化学转化膜层均匀致密。
本试验的MA21镁锂合金和表面有化学转化膜的MA21镁锂合金同时在3.5％NaCl溶液中进行极化测试，得到的极化曲线如图2所示。从图2可以看出转化处理后合金腐蚀电位提高大约500mV，腐蚀电流密度也大幅度降低，说明合金经过化学转化处理后其耐腐蚀性能明显增强。
从图3中可以看到，本试验的MA21镁锂合金基体的维氏硬度值大约为80HV。MA21镁锂合金用现有的磷酸盐化学转化液处理后，表面维氏硬度提高到100HV，变化不大。而MA21镁锂合金经过本试验1的转化溶液转化处理后，维氏硬度提高至240HV，可见其硬度明显增加。这是由于转化溶液中钡盐的加入，转化膜中生成了含钡化合物的原因。
试验2：本试验的镁锂合金磷酸盐转化溶液是磷酸二氢钠、硝酸钡、酒石酸钠、乙酸钠和硼酸的混合水溶液，其中磷酸二氢钠的浓度为30g/L，硝酸钡的浓度为70g/L，酒石酸钠的浓度为14g/L，乙酸钠的浓度为5g/L，硼酸的浓度为8g/L。
本试验2的镁锂合金磷酸盐转化溶液是将磷酸二氢钠、硝酸钡、酒石酸钠、乙酸钠和硼酸的加入水中溶解而成的中性混合水溶液。
利用本试验2的镁锂合金磷酸盐转化溶液制备转化膜的方法，按以下步骤进行：
一、将LAZ933(Mg-9％Li-3％Al-3％Zn)镁锂合金片依次经500、800、1200目砂纸打磨、清洗后吹干，备用；
二、在浓度为20g/L的碳酸钠溶液中加入乳化剂(三乙醇胺油酸皂)，乳化剂的浓度为3g/L，混合均匀，得到碱洗除油液，将经步骤一处理的LAZ933镁锂合金片浸泡在碱洗除油液中保持20min；
三、将经步骤二处理后的LAZ933镁锂合金片浸入到浓度为100g/L的磷酸溶液中浸泡1min进行酸洗并活化；
四、将经步骤三处理后的LAZ933镁锂合金片放在本试验2的转化溶液中，在温度为26摄氏度的条件下浸泡处理20min，取出水洗，吹干，在LAZ933镁锂合金表面得到化学转化膜。
图4是LAZ933镁锂合金表面化学转化膜的扫描电镜照片，从图4可以看出转化膜层均匀致密。
将本试验制备的有转化膜的LAZ933镁锂合金与没有转化的LAZ933镁锂合金同时在3.5％NaCl溶液中进行极化测试，得到的极化曲线如图5所示，从图5可以看出转化处理后LAZ933镁锂合金腐蚀电位提高大约450mV，腐蚀电流密度也大幅度降低，说明LAZ933镁锂合金经过化学转化处理后其耐腐蚀性能明显增强。
从图6中可以看到，本试验的LAZ933镁锂合金基体的维氏硬度值大约为90HV。LAZ933镁锂合金用现有的磷酸盐化学转化液处理后，表面维氏硬度提高到105HV，变化不大。而LAZ933镁锂合金经过本试验2的溶液转化处理后，维氏硬度提高至230HV，可见其硬度明显增加。这是由于转化溶液中钡盐的加入，转化膜中生成了含钡化合物的原因。

Claims (7)

1.一种镁锂合金磷酸盐转化溶液，其特征在于该转化溶液是磷酸二氢钠、硝酸钡、酒石酸钠、乙酸钠和硼酸的混合水溶液，其中磷酸二氢钠的浓度为15～75g/L，硝酸钡的浓度为40～90g/L，酒石酸钠的浓度为3～15g/L，乙酸钠的浓度为1～10g/L，硼酸的浓度为1～10g/L。
2.根据权利要求1所述的一种镁锂合金磷酸盐转化溶液，其特征在于磷酸二氢钠的浓度为50g/L，硝酸钡的浓度为60g/L，酒石酸钠的浓度为10g/L，乙酸钠的浓度为5g/L，硼酸的浓度为5g/L。
3.根据权利要求1所述的一种镁锂合金磷酸盐转化溶液，其特征在于磷酸二氢钠的浓度为70g/L，硝酸钡的浓度为50g/L，酒石酸钠的浓度为8g/L，乙酸钠的浓度为6g/L，硼酸的浓度为8g/L。
4.权利要求1所述的一种镁锂合金磷酸盐转化溶液的使用方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、将镁锂合金片打磨、清洗后吹干，备用；
二、在浓度为20～30g/L的碳酸钠溶液中加入乳化剂，乳化剂的浓度为3～5g/L，混合均匀，得到碱洗除油液，将经步骤一处理的镁锂合金片浸泡在碱洗除油液中保持20～30min；
三、将经步骤二处理后的镁锂合金片浸入到浓度为90～110g/L的磷酸溶液中浸泡1～3min进行酸洗并活化；
四、将经步骤三处理后的镁锂合金片放在镁锂合金磷酸盐转化溶液中，在温度为15～30摄氏度的条件下浸泡处理15～30min，取出水洗，吹干，在镁锂合金表面得到化学转化膜。
5.根据权利要求4所述的一种镁锂合金磷酸盐转化溶液的使用方法，其特征在于步骤一中的打磨是依次经500、800、1200目砂纸打磨。
6.根据权利要求4所述的一种镁锂合金磷酸盐转化溶液的使用方法，其特征在于步骤二中的乳化剂为OP-10或TX-10。
7.根据权利要求4所述的一种镁锂合金磷酸盐转化溶液的使用方法，其特征在于步骤三中的磷酸溶液的浓度为100g/L。
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CN101851755A (zh) * 2010-06-21 2010-10-06 山东省科学院新材料研究所 一种镁合金无铬无氟磷化溶液及磷化方法
CN102191493A (zh) * 2010-03-17 2011-09-21 中国科学院金属研究所 镁合金无铬转化膜的成膜溶液和用其制备转化膜的方法

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