CN115161627A - 一种镁合金表面转化液及镁合金表面转化膜的制备方法 - Google Patents

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CN115161627A CN202210659976.4A CN202210659976A CN115161627A CN 115161627 A CN115161627 A CN 115161627A CN 202210659976 A CN202210659976 A CN 202210659976A CN 115161627 A CN115161627 A CN 115161627A
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Abstract

本发明公开了一种镁合金表面转化液和镁合金表面转化膜的制备方法。一种镁合金表面转化液,含有:2‑12g/L钼酸盐、2‑6g/L H2TiF6、2‑6g/L KMnO4、0‑5g/L Ga(NO3)3、1‑3g/L氟化盐。本发明的转化液含有钼、锰、镓,钼和锰是过渡族金属元素,镓是半导体元素,具备一定的导电性,它们的配合使用能够降低材料的本征电阻;同时,由于镓元素的引入提高了膜层的致密性,生成的化学转化膜能够有效避免微裂纹,均匀致密,使其耐腐蚀性能增加。

Description

一种镁合金表面转化液及镁合金表面转化膜的制备方法
技术领域
本发明属于金属表面处理技术领域,具体涉及一种镁合金表面转化液及镁合金表面转化膜的制备方法。
背景技术
镁合金以轻质高强,加工塑性好,导电导热性好,消震性和电磁屏蔽性好等优点在3C电子、航天航空、汽车工业、生物医学等领域有广阔的应用前景,但镁合金自身较差的耐蚀性限制了其大规模使用。镁合金型材在涂装前必须进行表面处理,近年来,化学转化以成本低廉、设备简单、容易操作、与有机涂层结合力强以及能避免膜层厚度不均等优点使其在镁合金表面处理中占有重要席位。
由于镁合金导电涂层突出的性能优势,可用于集成电路板、电磁屏蔽膜、通信电子、微电子机械系统和电流收集系统,这些使用场景需要镁合金具有较低的表面接触电阻和较高的耐腐蚀性,以保证电子设备的电接触连续性、接地和电磁屏蔽的性能要求。虽然,制备导电涂层可采用多种方法,如物理沉积金属和金属电镀或化学镀,但很难避免电偶腐蚀对基板造成腐蚀的现象。相对而言,化学转化处理是一种较为经济适用的导电涂层制备工艺,其通过镁合金和化学转化液发生反应而在表面形成一层不溶性导电金属化合物膜层。镁合金导电转化膜不像传统转化膜一样只是作为外层涂料的基底层,而是作为外表面的耐蚀防护层使用。良好的耐蚀性保证电子产品在服役环境中最大程度地避免或减缓基体受腐蚀,良好导电性确保材料表面的接触足够小以利于电流的导通,但现有技术的镁合金导电转化膜仍然存在导电性差、耐蚀性差的问题。
发明内容
为了克服现有技术存在镁合金膜层表面导电性差、耐腐蚀性差的问题,本发明的目的之一在于提供一种镁合金表面转化液,本发明的目的之二在于提供一种镁合金表面转化膜的制备方法,本发明的目的之三在于提供一种镁合金表面转化膜。
为了实现本发明的目的,本发明所采取的技术方案是:
本发明第一方面提供了一种镁合金表面转化液,镁合金表面转化液含有:2-12g/L钼酸盐、2-6g/L H2TiF6、2-6g/L KMnO4、0-5g/L Ga(NO3)3、1-3g/L氟化盐。
镁合金转化膜的导电性取决于其在具体场景下的表面接触电阻(ECR),表面接触电阻主要与材料的本征电阻和接触界面的特性有关,ECR越小,导电性越好;而引入“导电斑点”,通过化学刻蚀让镁合金基体中耐蚀性(电极电位更高)更好的第二相凸起,从结构上可以有效改善膜层表面的接触特性,以实现更加优异的电接触导电性能。另外,从减小材料本征电阻方面考虑,过渡金属氧化物和半导体化合物具有独特的电学性质,外层电子轨道排布为(n-1)d5ns0和(n-1)d10ns0的金属离子所形成的金属氧化物或半金属氧化物具有较高的载流子迁移率,电导率高。
一般情况下,在含有过渡金属氧化物或半导体化合物的物质中,电荷载体是电子/空穴或单价离子,其电导率取决于物相组成和元素的化学状态。电子由低价态向高价态转移导致电子传导的一般条件是,金属离子能够以两种或以上的价态存在。多价态的过渡金属氧化物和半导体氧化物对转化膜的导电性有着重要贡献,尤其是具有金属性的MoO2(含有Mo-Mo金属键)、近金属性质的MoOx,具有半金属性质的还原态的锰氧化物Mn3O4、α-Mn2O3和β-MnO2,以及具有能直接减小材料本征电阻的铟、镓氧化物及其氢氧化物。
优选的,镁合金表面转化液含有:4-12g/L钼酸盐、2-6g/L H2TiF6、2-5g/L KMnO4、1-5g/L Ga(NO3)3、1-3g/L氟化盐;进一步优选的,镁合金表面转化液含有:5-10g/L钼酸盐、3-5g/L H2TiF6、3-4g/L KMnO4、1.5-4g/L Ga(NO3)3、1.5-2.5g/L氟化盐;再进一步优选的,镁合金表面转化液含有:6-9g/L钼酸盐、3.5-4g/L H2TiF6、3-4g/L KMnO4、1.5-4g/LGa(NO3)3、2-2.5g/L氟化盐;由于钼、锰是过渡族金属元素,镓是半导体元素,它们的化合物能够降低材料的本征电阻,具备一定的导电性;同时,生成的化学转化膜能够有效避免微裂纹,均匀致密,使其耐腐蚀性能增加;本发明使用Ga(NO3)3作为镓源,容易与其它物质协同反应成膜,稳定性尤其是热稳定性好,镓源中的酸根离子对成膜反应的干扰小,同时Ga(NO3)3成本低。
优选的,这种镁合金表面转化液,钼酸盐包括钼酸铵、钼酸钠、钼酸钾中的至少一种;进一步优选的,钼酸盐为钼酸铵;钼酸铵与转化液中的其他成分协同成膜,使膜层组织结构和综合性能更好。
优选的,这种镁合金表面转化液,氟化盐包括氟化钠、氟化钾中的至少一种。
优选的,这种镁合金表面转化液的pH为3-6;转化液呈弱酸性,不仅有利于镓与钼、锰元素协同成膜,同时使得转化液中的Ga(NO3)3溶解,加速其在膜层中的转化。
本发明第二方面提供了一种镁合金表面转化膜的制备方法,包括以下步骤:采用上述镁合金表面转化液对镁合金表面进行浸渍处理,得到镁合金表面转化膜。
本发明的镁合金表面转化膜的制备方法无铬环保,所制得的镁合金膜层表面接触电阻低、耐蚀性能好,该制备方法简单,适于工业化推广。
优选的,这种镁合金表面转化膜的制备方法,镁合金在浸渍处理前经过了预处理步骤;预处理步骤包括碱洗处理、酸洗处理和表调处理中的至少一种;进一步优选的,预处理步骤包括碱洗处理、酸洗处理和表调处理。
进一步优选的,这种镁合金表面转化膜的制备方法,预处理步骤还包括对镁合金打磨的步骤,打磨为预处理步骤的第一步;具体的,镁合金依次采用400#、600#、800#、1200#SiC砂纸对镁合金表面进行打磨。
进一步优选的,这种镁合金表面转化膜的制备方法,碱洗处理的时间为6-9min。
进一步优选的,这种镁合金表面转化膜的制备方法,碱洗处理的温度为20-60℃。
进一步优选的,这种镁合金表面转化膜的制备方法,碱洗处理的碱洗液包含NaOH、Na2CO3、NaHCO3、Na3PO4中的至少一种;再进一步优选的,碱洗液包含50-120g/L NaOH、0-50g/L Na2CO3、0-50g/L NaHCO3、5-30g/L Na3PO4
进一步优选的,这种镁合金表面转化膜的制备方法,酸洗处理的时间为1-60s。
进一步优选的,这种镁合金表面转化膜的制备方法,酸洗处理的温度为15-30℃。
进一步优选的,这种镁合金表面转化膜的制备方法,酸洗处理的酸洗液包含50-100g/LH2SO4、4-10mL/L HF、0.2-0.8g/L OP-10;在本发明的一些具体实施例中,酸洗液包含80-85g/L H2SO4、6-9mL/L HF、0.3-0.5g/L OP-10。
进一步优选的,这种镁合金表面转化膜的制备方法,表调处理的时间为3-6min。
进一步优选的,这种镁合金表面转化膜的制备方法,表调处理的温度为20-60℃。
进一步优选的,这种镁合金表面转化膜的制备方法,表调处理的表调溶液包含NaOH、Na2CO3、NaHCO3、Na3PO4中的至少一种;再进一步优选的,表调溶液包含20-80g/L NaOH、5-25g/L Na2CO3、1-10g/L Na3PO4
优选的,这种镁合金表面转化膜的制备方法,浸渍处理的温度为20-60℃。
优选的,这种镁合金表面转化膜的制备方法,浸渍处理的时间为10-20min。
本发明第三方面提供了一种镁合金表面转化膜,镁合金表面转化膜由上述镁合金表面转化膜的制备方法制备得到。
本发明的有益效果是:
本发明的转化液含有钼、锰、镓,钼和锰是过渡族金属元素,镓是半导体元素,具备一定的导电性,它们的配合使用能够降低材料的本征电阻;同时,由于镓元素的引入提高了膜层的致密性,生成的化学转化膜能够有效避免微裂纹,均匀致密,使其耐腐蚀性能增加。
附图说明
图1为实施例1制备的镁合金表面转化膜放大1000倍的SEM图。
图2为实施例1制备的镁合金表面转化膜放大5000倍的SEM图。
图3为实施例1制备的镁合金表面转化膜放大20000倍的SEM图。
图4为实施例2制备的镁合金表面转化膜放大1000倍的SEM图。
图5为实施例2制备的镁合金表面转化膜放大5000倍的SEM图。
图6为实施例2制备的镁合金表面转化膜的EDS面扫描分布图。
图7为对比例1制备的镁合金表面转化膜放大1000倍的SEM图。
图8为对比例1制备的镁合金表面转化膜放大5000倍的SEM图。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例和对比例中所用的原料或装置如无特殊说明,均可从常规商业途径得到,或者可以通过现有技术方法得到。除非特别说明,试验或测试方法均为本领域的常规方法。
实施例1
本实施例制备了一种镁合金表面转化膜,具体过程为:
1)前处理:将AZ91D镁合金分别用400#、600#、800#、1200#SiC砂纸打磨,然后进行碱洗(碱洗溶液配方:85g/L NaOH、10g/L Na3PO4,处理时间为7min,溶液温度为50℃)、酸洗(酸洗溶液配方:80g/L H2SO4、9mL/L HF、0.3g/L OP-10,处理时间为15s,溶液温度为20℃)及表调(表调溶液配方:50g/L NaOH、10g/L Na2CO3、5g/L Na3PO4,处理时间为4min,溶液温度为50℃);预处理结束后,立即用蒸馏水冲洗风干,待用;
2)转化液的配制:依次称取3.5g H2TiF6、6.5g(NH4)2MoO4、3g KMnO4、3.5gGa(NO3)3、2g NaF溶入1L去离子水中,盛装在不锈钢槽内,用磁力搅拌器搅拌使其充分溶解,备用;
3)样品制备:向步骤2)制得的转化液中加NaOH,调节pH为4.5,控制转化液温度为50℃,向转化液中插入步骤1)中前处理后的镁合金样品,同时进行超声震荡处理,浸渍时间为14min;
4)清洗、干燥:处理完毕后,取出镁合金试样,用去蒸馏水冲洗,之后自然风干,完成制备。
对实施例1制得的镁合金导电表面转化膜进行表面形貌分析,其SEM图如图1(放大1000倍)、图2(放大5000倍)、图3(放大20000倍)所示。从图1可以看出三种不同衬度的区域,衬度最亮区域即为凸出的第二相β相,主要为镁铝的金属间化合物;沿β相周围生成了密密麻麻的斑点状共晶组织;衬度偏暗部分则为更大面积的基体α相。β相和斑点状共晶组织能够高出α相数个微米,这种微观结构表明转化膜上已形成数量相当可观的“导电斑点”,能够有效地增大膜层表面的电接触,提高转化膜的导电性。从图2和图3可以看出“导电斑点”由排列紧密的雪花状不规则多面体颗粒组成,这种不规则多面体颗粒紧密排列,一方面能够增大表面粗糙度降低表面接触电阻,另一方面也提高了膜层的致密度从而提高耐蚀性。
实施例2
本实施例制备了一种镁合金表面转化膜,具体过程为:
1)前处理:将AZ91D镁合金分别用400#、600#、800#、1200#SiC砂纸打磨,然后进行碱洗(碱洗溶液配方:80g/L NaOH、5g/L NaHCO3、10g/L Na3PO4,处理时间为8min,溶液温度为40℃)、酸洗(酸洗溶液配方:80g/L H2SO4、8mL/L HF、0.5g/L OP-10,处理时间为15s,溶液温度为20℃)及表调(表调溶液配方:50g/L NaOH、15g/L Na2CO3、3g/L Na3PO4,处理时间为5min,溶液温度为40℃);预处理结束后,立即用蒸馏水冲洗风干,待用;
2)转化液的配制:依次称取4g H2TiF6、8g Na2MoO4、3.5g KMnO4、4g Ga(NO3)3、2.5gKF溶入1L去离子蒸馏水中,盛装在不锈钢槽内,用磁力搅拌器搅拌使其充分溶解,备用;
3)样品制备:向步骤2)制得的转化液中加NaOH,调节pH为4,控制转化液温度为40℃,向转化液中插入步骤1)中前处理后的镁合金样品,同时进行超声震荡处理,浸渍时间为17min;
4)清洗、干燥:处理完毕后,取出镁合金试样,用去蒸馏水冲洗,之后自然风干,完成制备。
对实施例2制得的镁合金表面转化膜进行表面形貌分析,其SEM图如图4(放大1000倍)、图5(放大5000倍)所示,图6为EDS面扫描分布图,各元素百分比含量见表1。图4中依然可以看到衬度明亮的第二相β相,图5及图6表明作为导电斑点的β相主要由Al、Mn、Ga和Mo的氧化物组成,其中Mn和Ga的原子百分比分别达到4.66%和1.85%。从图6和表1中证实,转化液中的导电组分Mo、Ti、Mn、Ga均已不同程度地进入膜层中,有利于转化膜导电性能的改善。对比实施例1和实施例2制得的镁合金表面转化膜SEM图,可以发现实施例1有更大面积比例的导电斑点,而且膜层更加均匀致密,其导电性和耐蚀性均比实施例2好,这可能是由于(NH4)2MoO4比Na2MoO4更容易与转化液中的其他成分协同成膜,膜层组织结构和综合性能更好。
表1实施例2的镁合金表面转化膜各元素百分比含量
元素 原子百分比% 来源
Mg 49.85 基体
Al 21.67 基体
O 14.25 空气和转化液
Mn 4.66 KMnO<sub>4</sub>
Na 2.96 前处理和Na<sub>2</sub>MoO<sub>4</sub>
K 1.11 KF
Zn 0.47 基体
Ga 1.85 Ga(NO<sub>3</sub>)<sub>3</sub>
Ti 1.42 H<sub>2</sub>TiF<sub>6</sub>
Mo 1.16 Na<sub>2</sub>MoO<sub>4</sub>
其他 0.60
总量 100.00
实施例3
本实施例制备了一种镁合金表面转化膜,具体过程为:
1)前处理:将AZ91D镁合金分别用400#、600#、800#、1200#SiC砂纸打磨,然后进行碱洗(碱洗溶液配方:85g/L NaOH、10g/L Na3PO4,处理时间为7min,溶液温度为50℃)、酸洗(酸洗溶液配方:85g/L H2SO4、6mL/L HF、0.4g/L OP-10,处理时间为15s,溶液温度为20℃)及表调(表调溶液配方:50g/L NaOH、10g/L Na2CO3、5g/L Na3PO4,处理时间为4min,溶液温度为50℃);预处理结束后,立即用蒸馏水冲洗风干,待用;
2)转化液的配制:依次称取3.5g H2TiF6、9g K2MoO4、3g KMnO4、1.5g Ga(NO3)3、2gNaF溶入1L去离子蒸馏水中,盛装在不锈钢槽内,用磁力搅拌器搅拌使其充分溶解,备用;
3)样品制备:向步骤2)制得的转化液中加NaOH,调节pH为5.5,控制转化液温度为50℃,向转化液中插入步骤1)中前处理后的镁合金样品,同时进行超声震荡处理,浸渍时间为14min;
4)清洗、干燥:处理完毕后,取出镁合金试样,用去蒸馏水冲洗,之后自然风干,完成制备。
实施例4
本实施例制备了一种镁合金表面转化膜,具体过程为:
1)前处理:将AZ91D镁合金分别用400#、600#、800#、1200#SiC砂纸打磨,然后进行碱洗(碱洗溶液配方:75g/L NaOH、10g/L NaHCO3、10g/L Na3PO4,处理时间为7min,溶液温度为40℃)、酸洗(酸洗溶液配方:85g/L H2SO4、5mL/L HF、0.4g/L OP-10,处理时间为15s,溶液温度为20℃)及表调(表调溶液配方:50g/L NaOH、10g/L Na2CO3、5g/L Na3PO4,处理时间为4min,溶液温度为40℃);预处理结束后,立即用蒸馏水冲洗风干,待用;
2)转化液的配制:依次称取4g H2TiF6、6g(NH4)2MoO4、4g KMnO4、3g Ga(NO3)3、2gNaF溶入1L去离子蒸馏水中,盛装在不锈钢槽内,用磁力搅拌器搅拌使其充分溶解,备用;
3)样品制备:向步骤2)制得的转化液中加NaOH,调节pH为5,控制转化液温度为50℃,向转化液中插入步骤1)中前处理后的镁合金样品,同时进行超声震荡处理,浸渍时间为14min;
4)清洗、干燥:处理完毕后,取出镁合金试样,用去蒸馏水冲洗,之后自然风干,完成制备。
对比例1
本对比例制备了一种镁合金表面转化膜,与实施例1的主要区别在于转化液中不包含Ga(NO3)3,具体过程为:
1)前处理:将AZ91D镁合金分别用400#、600#、800#、1200#SiC砂纸打磨,然后进行碱洗(碱洗溶液配方:85g/L NaOH、10g/L Na3PO4,处理时间为7min,溶液温度为50℃)、酸洗(酸洗溶液配方:80g/L H2SO4、9mL/L HF、0.3g/L OP-10,处理时间为15s,溶液温度为20℃)及表调(表调溶液配方:50g/L NaOH、10g/L Na2CO3、5g/L Na3PO4,处理时间为4min,溶液温度为50℃);预处理结束后,立即用蒸馏水冲洗风干,待用;
2)转化液的配制:依次称取3.5g H2TiF6、6.5g(NH4)2MoO4、3g KMnO4、2g NaF溶入1L去离子蒸馏水中,盛装在不锈钢槽内,用磁力搅拌器搅拌使其充分溶解,备用;
3)样品制备:向步骤2)制得的转化液中加NaOH,调节pH为4.5,控制转化液温度为50℃,向转化液中插入步骤1)中前处理后的镁合金样品,同时进行超声震荡处理,浸渍时间为14min;
4)清洗、干燥:处理完毕后,取出镁合金试样,用去蒸馏水冲洗,之后自然风干,完成制备。
对对比例1制得的镁合金表面转化膜进行表面形貌分析,结果如图7和图8所示。从图7和图8中可以发现,即使没有加入Ga(NO3)3,依然可以看到凸出的β相,但β相周围缺少弥散分布的斑点共晶组织,α相和β相上均分布有一定数量和一定宽度的微裂纹。对比图7和图1,可以发现转化液中Ga(NO3)3的加入能改善膜层组织结构,增大膜层的粗糙度,减少微裂纹产生,有效避免微裂纹对膜层电接触性能和耐腐蚀性能的破坏。
对比例2
本对比例制备了一种镁合金表面转化膜,与对比例1的区别在于转化液中的pH不一样,具体过程为:
1)前处理:将AZ91D镁合金分别用400#、600#、800#、1200#SiC砂纸打磨,然后进行碱洗(碱洗溶液配方:85g/L NaOH、10g/L Na3PO4,处理时间为7min,溶液温度为50℃)、酸洗(酸洗溶液配方:80g/L H2SO4、9mL/L HF、0.3g/L OP-10,处理时间为15s,溶液温度为20℃)及表调(表调溶液配方:50g/L NaOH、10g/L Na2CO3、5g/L Na3PO4,处理时间为4min,溶液温度为50℃);预处理结束后,立即用蒸馏水冲洗风干,待用;
2)转化液的配制:依次称取3.5g H2TiF6、6.5g(NH4)2MoO4、3g KMnO4、2g NaF溶入1L去离子蒸馏水中,盛装在不锈钢槽内,用磁力搅拌器搅拌使其充分溶解,备用;
3)样品制备:向步骤2)制得的转化液中加NaOH,调节pH为3.5,控制转化液温度为50℃,向转化液中插入步骤1)中前处理后的镁合金样品,同时进行超声震荡处理,浸渍时间为14min;
4)清洗、干燥:处理完毕后,取出镁合金试样,用去蒸馏水冲洗,之后自然风干,完成制备。
测试实施例和对比例镁合金导电表面转化膜的表面接触电阻,同材料镁合金打磨后自然条件下放置两周生成的钝化膜为空白对照例。测试过程具体为:采用四线开尔文检测技术铜电极直接接触法,施加的载荷为200psi(1.38MPa),每个样品平行测五次,取平均值,表面接触电阻结果见表2。
表2实施例、对比例、空白对照例的表面接触电阻
组别 表面接触电阻(Ω/in<sup>2</sup>)
实施例1 0.785
实施例2 1.165
实施例3 0.924
实施例4 0.831
对比例1 3.326
对比例2 4.223
空白对照例 3.342
镁合金自然条件下生成的钝化膜很薄,容易导电。从表2可看出,与空白对照例相比,实施例制得的镁合金导电转化膜的表面接触电阻减小到原来的三分之一左右,相比于自然生成的钝化膜更容易导电。与对比例1和对比例2相比较,实施例1、实施例2、实施例3和实施例4引入了具有一定导电性的Ga因素,能够改善转化膜的组织结构,在β相周围生成弥散排列的斑点状共晶组织,并增大作为“导电斑点”的β相的相面积分数,膜层的导电性得到改善,表面接触电阻由对比例1的3.326Ω/in2,降低到实施例1的0.785Ω/in2
为了进一步证明本发明的转化液能够在镁合金表面形成具有一定导电性的转化膜,对实施例和对比例和空白对照例的镁合金表面膜层进行Mott-Schottky测试,计算得到载流子浓度。同材料自然条件下放置一周的镁合金表面钝化膜为空白对照例。Mott-Schottky测试是电化学测试方法中的一种,即在一个线性扫描电位中叠加一个固定频率的交流阻抗测试。在测试频率很高时,所测电容对应于空间电荷层处于耗尽层状态,此时可以用Mott-Schottky方程来描述空间电荷层电容CSC和外加电位E之间的关系。
在室温下进行Mott-Schottky曲线测试,测试信号是幅值为10mV的正弦波,测试频率为1000Hz。实验从正电位向负电位扫描,扫描范围为-2.5~1V,步长为10mV,测试溶液为质量分数为3.5%的NaCl溶液,从Mott-Schottky曲线中计算载流子浓度结果如表3所示:
表3实施例、对比例、空白对照例的载流子浓度
组别 载流子浓度(cm<sup>-3</sup>)
实施例1 1.356×10<sup>21</sup>
实施例2 6.63×10<sup>20</sup>
实施例3 9.84×10<sup>20</sup>
实施例4 1.08×10<sup>21</sup>
对比例1 4.63×10<sup>20</sup>
对比例2 2.37×10<sup>20</sup>
空白对照例 4.96×10<sup>20</sup>
载流子浓度可以在微观层面反映半导体材料的导电性能,载流子浓度越小,材料的电导率越小,导电性越差。从表3可看出,与空白对照例相比,实施例制得的镁合金导电转化膜的载流子浓度增大了1到3倍,进一步证明导电性比自然生成的镁合金钝化膜好。实施例和对比例相比较,进一步证明了转化液中的Ga(NO3)3对所制备转化膜的导电性具有重要的作用。
耐蚀性测试
对实施例1和对比例1制得的镁合金导电表面转化膜的耐蚀性利用电化学工作站进行测试,测试结果表明,由于Ga元素的引入提高了膜层的致密性,减少了微裂纹,膜层的腐蚀电流密度由对比例1(转化液中无Ga(NO3)3)的2.364×10-6A/cm2降低到实施例1(转化液中有Ga(NO3)3)的6.583×10-7A/cm2,耐蚀性明显增加。
上面对本发明实施例作了详细说明,但是本发明不限于上述实施例,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外,在不冲突的情况下,本发明的实施例及对比例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种镁合金表面转化液,其特征在于,所述镁合金表面转化液含有:2-12g/L钼酸盐、2-6g/L H2TiF6、2-6g/L KMnO4、0-5g/L Ga(NO3)3、1-3g/L氟化盐。
2.根据权利要求1所述的镁合金表面转化液,其特征在于,所述钼酸盐包括钼酸铵、钼酸钠、钼酸钾中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的镁合金表面转化液,其特征在于,所述钼酸盐为钼酸铵。
4.根据权利要求1所述的镁合金表面转化液,其特征在于,所述氟化盐包括氟化钠、氟化钾中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的镁合金表面转化液,其特征在于,所述镁合金表面转化液的pH为3-6。
6.一种镁合金表面转化膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:采用权利要求1至5任意一项所述镁合金表面转化液对镁合金表面进行浸渍处理,得到所述的镁合金表面转化膜。
7.根据权利要求6所述的镁合金表面转化膜的制备方法,其特征在于,所述镁合金在浸渍处理前经过了预处理步骤;所述的预处理步骤包括碱洗处理、酸洗处理和表调处理中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的镁合金表面转化膜的制备方法,其特征在于,所述浸渍处理的温度为20-60℃。
9.根据权利要求8所述的镁合金表面转化膜的制备方法,其特征在于,所述浸渍处理的时间为10-20min。
10.一种镁合金表面转化膜,其特征在于,所述镁合金表面转化膜由权利要求6至9任意一项所述的镁合金表面转化膜的制备方法制备得到。
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002220680A (ja) * 2001-01-26 2002-08-09 Hitachi Metals Ltd 焼結体の化成被膜形成方法および化成被膜を施した希土類磁石
US6432224B1 (en) * 2000-02-08 2002-08-13 Lynntech, Inc. Isomolybdate conversion coatings
US20030234063A1 (en) * 2002-01-04 2003-12-25 Sturgill Jeffrey Allen Non-toxic corrosion-protection conversion coats based on cobalt
CN101029387A (zh) * 2007-04-09 2007-09-05 湖南大学 镁合金表面钼酸盐磷酸盐复合转化膜的制备方法
CN101225517A (zh) * 2008-02-22 2008-07-23 陈东初 镁合金表面制备耐腐蚀性钝化膜的无铬处理液及其使用方法
CN102144042A (zh) * 2008-03-26 2011-08-03 麦克德米德股份有限公司 铝处理组合物
US20110200754A1 (en) * 2008-10-17 2011-08-18 Battelle Memorial Institute Corrosion resistant primer coating
CN102787313A (zh) * 2012-07-19 2012-11-21 华南理工大学 在镁合金表面制备钼铈复合转化膜的处理液及处理方法
EP2944707A1 (en) * 2014-05-16 2015-11-18 Fundacion Tecnalia Research & Innovation Conversion coating process for magnesium alloys
CN109023334A (zh) * 2018-08-23 2018-12-18 云南科威液态金属谷研发有限公司 一种铝合金表面减缓液态金属腐蚀的保护膜及其制备方法
US20200385870A1 (en) * 2017-12-08 2020-12-10 Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education, On Behalf Of The University Of Nevada Molybdate-based composition and conversion coating
CN112695310A (zh) * 2020-12-18 2021-04-23 东莞理工学院 一种镁合金表面转化处理液及应用

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6432224B1 (en) * 2000-02-08 2002-08-13 Lynntech, Inc. Isomolybdate conversion coatings
JP2002220680A (ja) * 2001-01-26 2002-08-09 Hitachi Metals Ltd 焼結体の化成被膜形成方法および化成被膜を施した希土類磁石
US20030234063A1 (en) * 2002-01-04 2003-12-25 Sturgill Jeffrey Allen Non-toxic corrosion-protection conversion coats based on cobalt
CN101029387A (zh) * 2007-04-09 2007-09-05 湖南大学 镁合金表面钼酸盐磷酸盐复合转化膜的制备方法
CN101225517A (zh) * 2008-02-22 2008-07-23 陈东初 镁合金表面制备耐腐蚀性钝化膜的无铬处理液及其使用方法
CN102144042A (zh) * 2008-03-26 2011-08-03 麦克德米德股份有限公司 铝处理组合物
US20110200754A1 (en) * 2008-10-17 2011-08-18 Battelle Memorial Institute Corrosion resistant primer coating
CN102787313A (zh) * 2012-07-19 2012-11-21 华南理工大学 在镁合金表面制备钼铈复合转化膜的处理液及处理方法
EP2944707A1 (en) * 2014-05-16 2015-11-18 Fundacion Tecnalia Research & Innovation Conversion coating process for magnesium alloys
US20200385870A1 (en) * 2017-12-08 2020-12-10 Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education, On Behalf Of The University Of Nevada Molybdate-based composition and conversion coating
CN109023334A (zh) * 2018-08-23 2018-12-18 云南科威液态金属谷研发有限公司 一种铝合金表面减缓液态金属腐蚀的保护膜及其制备方法
CN112695310A (zh) * 2020-12-18 2021-04-23 东莞理工学院 一种镁合金表面转化处理液及应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
崔永辉: ""镁合金表面Ce-Mn和Ce- Mo复合转化膜性 能的研究", 崔永辉,《电镀与环保》,第39 卷,第1期,第59-62页", 《电镀与环保》, vol. 39, no. 1, pages 59 - 62 *

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