CN109609941A - 镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法 - Google Patents

镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法，包括以下步骤：S1、对镁铝合金工件进行表面清洁处理；S2、将处理后的镁铝合金工件在钝化液中浸泡10～45min，浸泡后于80～120℃下烘干；所述钝化液由以下重量百分比的原料组成：硅烷试剂2～5份，含氟酸2～5份，氟化盐1.5～2份，硫酸盐1.5～2份，络合剂0.5～1份和水50～65份，钝化液的pH为3～5；S3、将钝化处理的镁铝合金工件进行打磨并冲洗干燥，然后在镁铝合金工件表面喷涂防腐蚀涂料形成涂层，固化冷却至室温。本发明的表面处理方法简单，易于操作，通过将钝化处理与喷涂防腐蚀涂层结合使用，且在钝化后打磨，能够增加表面平整度，去除喷涂过程中产生的不良，增加涂层与钝化膜之间的附着性，耐腐蚀效果好。

Description

镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，具体为镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法。
背景技术
镁铝及其合金按成分不同，主要分为Mg-Al-Mn系、Mg-Al-Zn-Mn系、Mg-Al-Si-Mn系、Mg-Al-RE系。镁铝合金的密度小，约为铝密度的2/3，具有较高的比强度和比刚度，以及极强的减震性，抗电磁波干扰能力强，具有良好的尺寸稳定性、机械加工性、导电导热性等，在汽车、电子电器、航空等众多领域中获得广泛关注。
然而，镁铝合金在潮湿、含工业气体、燃料气体、盐分和尘埃大气等环境中使用时极易发生点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等，限制其应用范围，缩短镁铝合金的使用寿命。所以为满足工业的不同要求和延长其使用寿命，在金属表面进行装饰和保护性处理十分必要。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术的不足，提供一种镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法，通过将镁铝合金进行表面清洁处理后再钝化和喷涂防腐蚀涂料，能够在镁铝合金表面形成多层保护，且方法简单，易于操作，同时钝化液中不含有铬，绿色环保。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法，包括以下步骤：
S1、对镁铝合金工件进行表面清洁处理；
S2、将处理后的镁铝合金工件在钝化液中浸泡10～45min，浸泡后于80～120℃下烘干；所述钝化液由以下重量百分比的原料组成：硅烷试剂2～5份，含氟酸2～5份，氟化盐1.5～2份，硫酸盐1.5～2份，络合剂0.5～1份和水50～65份，钝化液的pH为3～5；
S3、将钝化处理的镁铝合金工件进行打磨并冲洗干燥，然后在镁铝合金工件表面喷涂防腐蚀涂料形成涂层，固化冷却至室温。
优选的，S1中表面清洁处理的具体过程为：
首先使用砂纸对镁铝合金工件的表面进行打磨处理，打磨后冲洗干燥；然后将镁铝合金工件使用有机溶剂清洗，干燥；接着进行碱洗，碱洗后用去离子水冲洗并干燥，最后进行酸洗，酸洗后用去离子水冲洗至中性并干燥。
优选的，干燥温度为70～80℃，干燥时间为10～30min。
优选的，打磨处理过程为：依次使用200、600、1000以及1200目的砂纸进行打磨，下一道砂纸的打磨方向垂直上一道砂纸的打磨方向，下一道砂纸打磨直至上一道砂纸打磨产生的划痕消失，每次打磨5～10min；所述有机溶剂为乙醇或者丙酮；所述碱洗溶液为质量分数为3～5％的氢氧化钠溶液，碱洗温度为50～60℃，碱洗时间为3～7min；所述酸洗溶液为体积分数30～35％的硝酸溶液，酸洗时间为30～60s。
优选的，S2中硅烷试剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，含氟酸为氟锆酸或氟磷酸，氟化盐为氟化钠或氟化钾，硫酸盐为硫酸锰，络合剂为酒石酸、酒石酸钠、酒石酸钾、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钾和柠檬酸钠中的任意一种。
优选的，S3中打磨过程为使用1200目砂纸打磨，打磨10min，干燥温度为70～80℃，干燥时间为10～30min。
优选的，S3中所述防腐蚀涂料由树脂、固化剂、流平剂和消孔剂组成，树脂为热固性环氧树脂、聚酯树脂、环氧-聚酯树脂和丙烯酸树脂中的任意一种。
优选的，防腐蚀涂料的制备方法为：首先将防腐蚀粉末涂料的原料溶于有机溶剂并混合均匀，然后将混合物于1000～1500rpm的转速下进行高速球磨并过滤，接着将过滤产物于高压釜中加压至0.3～0.8Mpa保持10～20min，最后快速降至常压并收集。
优选的，S3中固化温度为170～180℃，固化时间为10～15min。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明通过将钝化处理与喷涂防腐蚀涂层结合使用，在镁铝合金工件表面形成多层保护膜，方法简单，易于操作；且本发明在钝化后打磨，能够增加表面平整度，去除喷涂过程中产生的不良，增加涂层与钝化膜之间的附着性。
具体实施方式
下面通过具体实施方式例对本发明进行详细描述。本发明的范围并不受限于该具体实施方式。
实施例1
镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法，包括以下步骤：
S1、对镁铝合金工件进行表面清洁处理，具体过程为：首先依次使用200、600、1000以及1200目的砂纸对镁铝合金工件的表面进行打磨处理，下一道砂纸的打磨方向垂直上一道砂纸的打磨方向，下一道砂纸打磨直至上一道砂纸打磨产生的划痕消失，每次打磨10min，打磨后用去离子水冲洗并于80℃干燥20min；然后将镁铝合金工件使用乙醇清洗，于80℃干燥20min；接着使用质量分数为5％的氢氧化钠溶液于50℃进行碱洗，碱洗5min后用去离子水冲洗并于80℃干燥20min，最后使用体积分数30％的硝酸溶液进行酸洗，酸洗30s后用去离子水冲洗至中性并于80℃干燥30min；
S2、将处理后的镁铝合金工件在钝化液中浸泡45min，浸泡后于120℃下烘干；钝化液由以下重量百分比的原料组成：γ-氨丙基三乙氧基硅烷3.5份，氟锆酸3.5份，氟化钠1.75份，硫酸猛1.75份，柠檬酸钾0.75份，pH调节剂1份和水60份；钝化液的制备过程为：先将硫酸锰用水溶解，然后将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氟锆酸、氟化钠、柠檬酸钾和剩余的水混合均匀得到混合物，再向混合物中加入硫酸锰溶液，并将pH调节为3；
S3、将钝化处理的镁铝合金工件使用1200目砂纸进行打磨并用去离子水冲洗，再于80℃干燥20min，然后在镁铝合金工件表面喷涂防腐蚀涂料形成涂层，最后于180℃固化10min后冷却至室温。
其中防腐蚀涂料由固性环氧树脂、固化剂、流平剂和消孔剂组成，防腐蚀涂料的制备方法为：首先将固性环氧树脂、固化剂、流平剂和消孔剂溶于二醇醚并混合均匀，然后将混合物于1500rpm的转速下进行高速球磨并过滤，接着将过滤产物于高压釜中加压至0.8Mpa保持10min，最后快速降至常压并收集。
实施例2
镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法，包括以下步骤：
S1、对镁铝合金工件进行表面清洁处理，具体过程为：首先依次使用200、600、1000以及1200目的砂纸对镁铝合金工件的表面进行打磨处理，下一道砂纸的打磨方向垂直上一道砂纸的打磨方向，下一道砂纸打磨直至上一道砂纸打磨产生的划痕消失，每次打磨8min，打磨后用去离子水冲洗并于75℃干燥25min；然后将镁铝合金工件使用乙醇清洗，于75℃干燥25min；接着使用质量分数为4％的氢氧化钠溶液于55℃进行碱洗，碱洗7min后用去离子水冲洗并于75℃干燥25min，最后使用体积分数35％的硝酸溶液进行酸洗，酸洗45s后用去离子水冲洗至中性并于75℃干燥25min；
S2、将处理后的镁铝合金工件在钝化液中浸泡35min，浸泡后于100℃下烘干；钝化液由以下重量百分比的原料组成：γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份，氟磷酸2份，氟化钾2份，硫酸猛2份，乙二胺四乙酸二钠0.5份，pH调节剂2份和水65份；钝化液的制备过程为：先将硫酸锰用水溶解，然后将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氟磷酸、氟化钾、乙二胺四乙酸二钠和剩余的水混合均匀得到混合物，再向混合物中加入硫酸锰溶液，并将pH调节为4；
S3、将钝化处理的镁铝合金工件使用1200目砂纸进行打磨并用去离子水冲洗，再于75℃干燥25min，然后在镁铝合金工件表面喷涂防腐蚀涂料形成涂层，最后于175℃固化13min后冷却至室温。
其中防腐蚀涂料由固性环氧树脂、固化剂、流平剂和消孔剂组成，防腐蚀涂料的制备方法为：首先将聚酯树脂、固化剂、流平剂和消孔剂溶于二醇醚并混合均匀，然后将混合物于1000rpm的转速下进行高速球磨并过滤，接着将过滤产物于高压釜中加压至0.6Mpa保持15min，最后快速降至常压并收集。
实施例3
镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法，包括以下步骤：
S1、对镁铝合金工件进行表面清洁处理，具体过程为：首先依次使用200、600、1000以及1200目的砂纸对镁铝合金工件的表面进行打磨处理，下一道砂纸的打磨方向垂直上一道砂纸的打磨方向，下一道砂纸打磨直至上一道砂纸打磨产生的划痕消失，每次打磨8min，打磨后用去离子水冲洗并于70℃干燥30min；然后将镁铝合金工件使用乙醇清洗，于70℃干燥30min；接着使用质量分数为3％的氢氧化钠溶液于60℃进行碱洗，碱洗3min后用去离子水冲洗并于70℃干燥30min，最后使用体积分数35％的硝酸溶液进行酸洗，酸洗60s后用去离子水冲洗至中性并于70℃干燥30min；
S2、将处理后的镁铝合金工件在钝化液中浸泡45min，浸泡后于100℃下烘干；钝化液由以下重量百分比的原料组成：γ-氨丙基三乙氧基硅烷5份，氟磷酸5份，氟化钾1.5份，硫酸猛1.5份，酒石酸钾1份，pH调节剂0.5份和水50份；钝化液的制备过程为：先将硫酸锰用水溶解，然后将γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氟磷酸、氟化钾、酒石酸钾和剩余的水混合均匀得到混合物，再向混合物中加入硫酸锰溶液，并将pH调节为5；
S3、将钝化处理的镁铝合金工件使用1200目砂纸进行打磨并用去离子水冲洗，再于70℃干燥30min，然后在镁铝合金工件表面喷涂防腐蚀涂料形成涂层，最后于170℃固化15min后冷却至室温。
其中防腐蚀涂料由固性环氧树脂、固化剂、流平剂和消孔剂组成，防腐蚀涂料的制备方法为：首先将丙烯酸树脂、固化剂、流平剂和消孔剂溶于二醇醚并混合均匀，然后将混合物于1000rpm的转速下进行高速球磨并过滤，接着将过滤产物于高压釜中加压至0.3Mpa保持20min，最后快速降至常压并收集。
对比例1
与实施例1的过程相同，不同的是S3中钝化处理后的镁铝合金工件不经过打磨直接喷涂防腐涂料。
对比例2
与实施例1的过程相同，不同的是不进行S3的打磨和喷涂防腐涂料过程。
对比例3
与实施例1的过程相同，不同的是不经过S2的钝化处理以及S3的钝化后打磨处理，在S1表面清洁处理后直接喷涂防腐涂料。
我们对实施例1-实施例23的样品以及对比例1-对比例3的样品进行各项性能测试，测试过程如下：
1、附着力实验
采用划痕法试验评定耐腐蚀表面的附着力。具体实验过程为：在刻刀上施加不同的力，并在表面划动，观察是否有划痕，以及划痕的深度。
2、硬度实验
以垂直压力1千克的力量，45°斜角在耐腐蚀表面画出3cm长度，5次，耐腐蚀表面没划痕，该铅笔级别硬度即为耐腐蚀表面硬度，铅笔硬度级别分为6B-HB、F﹑H-9H。
3、耐酸性实验
将耐腐蚀表面部分浸泡于质量分数为10％的硫酸溶液中，浸泡面积为总面积的1/2～2/3，浸泡48h后取出，观察耐腐蚀表面是否有失光、起泡、脱落现象。
4、耐碱性实验
将耐腐蚀表面部分浸泡于质量分数为10％的氢氧化钠溶液中，浸泡面积为总面积的1/2～2/3，浸泡48h后取出，观察耐腐蚀表面是否有失光、起泡、脱落现象。
5、耐中性盐雾实验
将镁铝合金工件悬挂于在特定的试验箱内，将含有5％氯化钠、pH值为6.5～7.2的盐水通过喷雾装置进行喷雾，让盐雾沉降到镁铝合金工件上，经过一定时间观察其表面腐蚀状态。试验箱的温度要求在(35±2)℃，湿度大于95％，降雾量为1～2mL/(h cm2)，喷嘴压力为78.5～137.3kPa(0.8～1.4kgf/cm2)。
表1样品的测试性能表
表1为实施例1-实施例3的样品以及对比例1-对比例3的样品的实验结果，从表1可以看出，本发明提供的镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法，能够有效提高防腐涂层的附着力，优化防腐性能，能够广泛应用在镁铝合金的耐腐蚀表面处理。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对镁铝合金工件进行表面清洁处理；
S2、将处理后的镁铝合金工件在钝化液中浸泡10～45min，浸泡后于80～120℃下烘干；所述钝化液由以下重量百分比的原料组成：硅烷试剂2～5份，含氟酸2～5份，氟化盐1.5～2份，硫酸盐1.5～2份，络合剂0.5～1份和水50～65份，所述钝化液的pH为3～5；
S3、将钝化处理的镁铝合金工件进行打磨并冲洗干燥，然后在镁铝合金工件表面喷涂防腐蚀涂料形成涂层，固化冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法，其特征在于，S1中所述表面清洁处理的具体过程为：
首先使用砂纸对镁铝合金工件的表面进行打磨处理，打磨后冲洗干燥；然后将镁铝合金工件使用有机溶剂清洗，干燥；接着进行碱洗，碱洗后用去离子水冲洗并干燥，最后进行酸洗，酸洗后用去离子水冲洗至中性并干燥。
3.根据权利要求2所述的镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法，其特征在于，所述干燥温度为70～80℃，干燥时间为10～30min。
4.根据权利要求2所述的镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法，其特征在于，所述打磨处理过程为：依次使用200、600、1000以及1200目的砂纸进行打磨，下一道砂纸的打磨方向垂直上一道砂纸的打磨方向，下一道砂纸打磨直至上一道砂纸打磨产生的划痕消失，每次打磨5～10min；所述有机溶剂为乙醇或者丙酮；所述碱洗溶液为质量分数为3～5％的氢氧化钠溶液，碱洗温度为50～60℃，碱洗时间为3～7min；所述酸洗溶液为体积分数30～35％的硝酸溶液，酸洗时间为30～60s。
5.根据权利要求1所述的镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法，其特征在于，S2中所述硅烷试剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，所述含氟酸为氟锆酸或氟磷酸，所述氟化盐为氟化钠或氟化钾，所述硫酸盐为硫酸锰，所述络合剂为酒石酸、酒石酸钠、酒石酸钾、乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸钾和柠檬酸钠中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法，其特征在于，S3中所述打磨过程为使用1200目砂纸打磨，打磨10min，干燥温度为70～80℃，干燥时间为10～30min。
7.根据权利要求6所述的镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法，其特征在于，S3中所述防腐蚀涂料由树脂、固化剂、流平剂和消孔剂组成，所述树脂为热固性环氧树脂、聚酯树脂、环氧-聚酯树脂和丙烯酸树脂中的任意一种。
8.根据权利要求7所述的镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法，其特征在于，所述防腐蚀涂料的制备方法为：首先将防腐蚀粉末涂料的原料溶于有机溶剂并混合均匀，然后将混合物于1000～1500rpm的转速下进行高速球磨并过滤，接着将过滤产物于高压釜中加压至0.3～0.8Mpa保持10～20min，最后快速降至常压并收集。
9.根据权利要求1所述的镁铝合金的耐腐蚀表面处理方法，其特征在于，S3中所述固化温度为170～180℃，所述固化时间为10～15min。
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