CN1737212A - 一种提高镁合金耐蚀性的表面处理方法 - Google Patents

一种提高镁合金耐蚀性的表面处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1737212A
CN1737212A CN 200510057166 CN200510057166A CN1737212A CN 1737212 A CN1737212 A CN 1737212A CN 200510057166 CN200510057166 CN 200510057166 CN 200510057166 A CN200510057166 A CN 200510057166A CN 1737212 A CN1737212 A CN 1737212A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnesium alloy
plasma
surface treatment
alloy
treatment method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 200510057166
Other languages
English (en)
Other versions
CN100535198C (zh
Inventor
张津
孙智富
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing Institute of Technology
Original Assignee
Chongqing Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing Institute of Technology filed Critical Chongqing Institute of Technology
Priority to CNB2005100571668A priority Critical patent/CN100535198C/zh
Publication of CN1737212A publication Critical patent/CN1737212A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100535198C publication Critical patent/CN100535198C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明提供了一种能大大提高镁合金耐蚀性的表面处理方法，其特征在于：将镁合金表面进行阴极电泳涂层处理；或在阴极电泳涂层处理之前先对镁合金表面进行等离子表面处理。本发明通过对镁合金表面进行阴极电泳涂层处理，为镁合金表面提供了一保护层，提高了镁合金表面的耐腐蚀性能。另外由于在阴极电泳涂层处理之前先对镁合金表面进行等离子表面处理，提高了阴极电泳涂层在镁合金表面的附着力，进一步增强了镁合金表面的耐腐蚀性能。本发明工艺简单，在工业上应用方便、成本较低且效果突出。

Description

一种提高镁合金耐蚀性的表面处理方法
技术领域
本发明涉及镁合金的防腐蚀处理，特别是一种提高镁合金耐蚀性的表面处理方法。
背景技术
近年来，镁合金以其各种优异的性能受到国内外许多科研工作者的青睐，在工业应用中极其广泛。但是，镁合金的耐腐蚀性能极差成为实际应用中的一个主要障碍，特别是限制了其在汽车、航空等诸多工业领域中的应用。
目前，所有学者对镁合金耐蚀性能的改善不外乎对其基体进行纯净化处理和表面处理。而现有的镁合金表面处理技术主要是阳极氧化、微弧氧化、化学镀、化学转化膜层、物理气相沉积、离子注入、有机膜层等。但工业上目前应用得最为广泛的仍是铬酸盐氧化法和微弧氧化法。因为这两种方法具有操作简便、成本较低、处理效果较优，但是六价铬具有高毒性，它是一种致癌物质，不管在国内，还是在国外，铬酸盐转化法正逐渐受到限制；微弧氧化法表面多孔，必须要进行封孔处理，且仅作为底层，表面还需喷漆烤漆。其它处理方法虽然效果相对较好，但是成本较高或技术有局限性，工业应用有一定距离。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种工艺简单，在工业上应用方便、成本较低且能提高镁合金耐蚀性的表面处理方法。
本发明的目的是这样实现的：一种提高镁合金耐蚀性的表面处理方法，其特征在于：将镁合金表面进行阴极电泳涂层处理。
为了提高镁合金表面阴极电泳涂层的附着力，进一步增强镁合金耐蚀性，上述镁合金表面进行阴极电泳涂层处理前，可先进行等离子表面处理。
为了增强上述等离子表面处理或阴极电泳涂层处理效果，在对镁合金表面进行阴极电泳涂层处理前或在镁合金表面先后进行等离子表面处理、阴极电泳涂层处理前，最好先对镁合金表面进行预处理，以达到表面清洁的目的。这种预处理或碱洗或/和酸洗或/和机械磨光，总之，只要能除去镁合金表面的油污、油膜、氧化物或其它有机污染物，使其表面清洁即可。
上述预处理的具体步骤为：首先进行碱洗，碱洗液温度60～70℃，碱洗时间30～60分钟；然后用去离子水冲洗后，立即进行酸洗，酸洗液为醋酸和硝酸钠的混合溶液，酸洗时间1～5分钟，最后用去离子水冲洗干净即可。
上述阴极电泳涂层为环氧树脂漆层或为油漆涂层。
当上述阴极电泳涂层为环氧树脂涂层时，其工艺条件：电压为200伏特～300伏特，电流小于1安培，电泳时间2～5分钟；然后固化20～30分钟，固化温度120℃～180℃。
上述等离子表面处理是将镁合金放入等离子处理设备中，通入聚合物气体，在镁合金表面进行等离子聚合沉积而形成聚合物膜层。
上述等离子处理设备为一钟罩式反应室，以接地的反应室壁作为阳极，镁合金工件作为阴极，其等离子表面处理步骤为：在上述反应室内通入有机高分子聚合物气体三甲基硅烷(TMS)，当其反应室内压力达到设定的值时，打开直流电源，在作为阴极的镁合金表面进行有机高分子聚合物气体三甲基硅烷(TMS)的等离子聚合沉积，沉积功率为30W～40W，气体流速为1sccm，压力为6.65Pa，沉积时间为1’～2’，温度控制在100℃以下，最佳温度为50℃～60℃；形成的聚合物膜层为纳米膜层，其膜厚小于100纳米。
为了增加聚合物膜层在镁合金表面的附着力，在通入所述聚合物气体进行等离子聚合沉积之前，在所述反应室内先通入氩气或/和氢气对镁合金表面进行等离子轰击。
本发明通过对镁合金表面进行阴极电泳涂层处理，为镁合金表面提供了一保护层，提高了镁合金表面的耐腐蚀性能。而且阴极电泳涂层处理在工业上应用方便、成本较低。
本发明还通过在阴极电泳涂层处理前先进行等离子表面处理，提高了阴极电泳涂层在镁合金表面的附着力，进一步增强了镁合金表面的耐腐蚀性能。
为了增强上述等离子表面处理以及阴极电泳涂层处理的效果，本发明进行了清洁其镁合金表面的预处理。
另外镁合金在实际工业中的应用不仅需要非常好的耐腐蚀性，而且还需要较强的涂层结合强度。本发明中镁合金基体与等离子聚合物膜层之间高的结合强度是镁合金耐腐蚀性能的一个非常重要的参数。而等离子体膜层与镁合金基体的结合强度依赖于镁合金基体金属的表面状态，如表面粗糙度、表面污染物以及表面化学结合强度等。在表面工程领域，通常应用膜层与基体的机械咬合作用来增加膜层与基体的结合强度。为此，本发明在TMS等离子聚合物薄膜形成前，采用通入氩气或/和氢气对镁合金表面进行等离子表面处理，即用氩气或/和氢气来对镁合金表面进行等离子轰击，并使表面残留的杂质去掉，使其基体表面粗糙化，促使其后的TMS等离子聚合物薄膜形成时与基体之间形成一种微观尺度的机械咬合的状态，这样处理后的膜层结合强度是非常高的。同时，本发明在TMS等离子聚合物薄膜形成后，又采用通入氩气和氢气或氩气的混合气体对TMS等离子聚合物薄膜表面进行等离子处理，这相当于用等离子气体对TMS等离子聚合物薄膜表面进行了细微刻蚀，然后进行阴极电泳涂层，阴极电泳涂层和TMS聚合物薄膜之间形成了微观机械咬合作用，使其阴极电泳涂层的附着力增大上百倍，大大提高了阴极电泳涂层和TMS聚合物薄膜的结合强度。
综上所述，在本发明中，由于等离子沉积高附着力的交联无孔的三甲基硅烷等离子薄膜本身就可以作为镁合金基体的阻挡层和保护膜，用于保护和防止镁合金基体表面遭到破坏和腐蚀，在沉积等离子薄膜之后还进行了阴极电泳涂层，既增加了膜层结合力，又起到了双层阻挡和保护的作用。同时为了增强膜层与基体、涂层与膜层的结合强度，本发明还在TMS等离子聚合物薄膜形成前、后分别进行了氩气或/和氢气的等离子处理，从而大大地提高了镁合金表面的耐腐蚀性能。
本发明中的等离子体聚合工艺简单、清洁。
以下实验数据也充分说明了本发明的突出效果。
NMP溶液试验是一种测试涂层与金属基体结合强度的方法，它是在试样阴极电泳涂层上施加一个溶液溶胀力，使阴极电泳涂层从基体金属表面脱落，而阴极电泳涂层脱落与镁合金基体金属/阴极涂层之间结合强度有关。测试阴极电泳涂层从基体金属表面脱落时间，作为评定阴极电泳涂层与基体结合强度的重要依据。所以可以通过NMP溶液浸泡试验方法对阴极电泳涂层与TMS等离子处理AZ31B镁合金基体之间的结合强度进行估算，从而评价阴极电泳涂层与TMS等离子处理AZ31B镁合金基体之间的结合强度。
              表1  NMP试验结果
  编号   NMP时间
  A0   3min 4sec
  A2   39hr 20min
  A10   22hr
  A2’   15min 10sec
  A10’   7min
  AH2   27hr 30min
  AH10   23hr 40min
上表中A0试样是没有经过TMS等离子聚合物沉积处理，A2’、A10’两个试样虽然经过了TMS等离子聚合沉积处理，但是没有经过二次氩气离子轰击，A2、A10、AH2、AH10四个试样在经过TMS等离子聚合处理之后使用氩气离子对TMS等离子聚合物薄膜表面进行了轰击。
从上表可以看出，A0未经等离子表面处理的试样的NMP时间只有3分钟4秒，而其余所有经等离子聚会处理的试样的NMP均超过未经等离子处理仅仅通过阴极电泳的试样。虽然A2’、A10’两个试样的结合强度也非常低，NMP时间分别只有15’10″和7’；而A2、A10、AH2、AH10四个试样的结合强度相当高，其NMP时间都超过了20小时，说明经等离子聚合处理可以大大提高阴极电泳涂层与基体的结合力。
表2中性盐雾腐蚀测试结果
试验条件如下：
    1.溶液浓度：5％NaCl溶液
    2.试验温度：(35～36)℃
    3.溶液PH值：6.8～7.0
    4.沉降量：(1.0～1.5)mL/80cm2.h
    5.放置角度：与垂线成30度
    6.喷雾方式：连续喷雾
  检测结果： 附表1 试样经中性盐雾试验检测结果
试样名称 试样编号 外观腐蚀状况
  镁合金表面电泳试片     A0 48h 72h 96h 192h 240h 312h 360h
无变化 无变化 无变化 无变化 无变化 无变化 无变化
408h 480h 552h 672h 816h 等级
无变化 无变化 无变化 5％大泡 10％大、中、小泡 6
由表可见，镁合金阴极电泳具有在中性盐雾腐蚀条件下可完全持续550小时无任何腐蚀，816小时后腐蚀外观仍有6级，但一旦开始气泡之后，发展非常迅速，而有等离子处理的样件，有气泡之后发展非常缓慢。
具体实施方式
实施例1：
1、镁合金工件：
材料为美国Steel Forge Company提供的AZ31B镁合金片材，共7片，试样尺寸为150mm×70mm×1mm。AZ31B镁合金主要成分如表3所示：
                    表3AZ31B镁合金的化学成分(wt％)
  成分   Al   Mn   Zn   Cu   Si
  含量   2.5～3.5   0.20～1.0   0.6～1.4   ≤0.04   ≤0.10
成分 Ni Fe   其它元素合计 Mg
  含量   ≤0.005   ≤0.005   ≤0.30   余量
2、镁合金工件表面预处理：
在进行等离子处理之前，先对镁合金工件表面进行彻底清洗，消除油、油膜或其它有机污染物，其工序按下述流程：
碱洗(溶液名称、浓度)40分钟，64℃——去离子水冲洗——酸洗(醋酸和硝酸钠的混合溶液)4分钟——去离子水冲洗
3、镁合金工件表面等离子处理：
将预处理好的镁合金工件放入钟罩式反应室内，以免被氧化。接地的反应室壁作为阳极，工件作为阴极，用MKS流量计控制TMS气体。待反应室内压力达到设定的值时，打开直流电源，开始辉光放电进行阴极等离子聚合。表4列出了7个工件试样的不同处理过程。
                表4工件试样的表面处理过程
编号   第一次等离子处理   等离子聚合物沉积   第二次等离子处理
  A0   无   无   无
  A2 (A)   2min   T (A*)   1min
  A10   10min   T
  A2’   2min   T
  A10’   10min   T None
  AH2   2min   T
  AH10   (AH)   10min   T   (A*)   1min
(A)——氩气等离子处理；
(AH)——氩气和氢气混合等离子处理；
(A*)——等离子聚合物沉积后再次进行氩气等离子处理；
T——TMS等离子聚合沉积。
除A0以外的6个试样沉积功率为40W，气体流速为1sccm，压力为6.65Pa，TMS沉积时间为1’30”，温度控制为50～60℃。
4、镁合金工件表面阴极电泳涂层处理：
将A0试样和经过不同等离子处理的6个试样都进行阴极电泳环氧树脂。阴极电泳在电泳槽中进行，试样作为阴极，不锈钢条作为阳极，Darrah数字直流电源为电沉积电源。用夹子把AZ31B镁合金工件试样片夹住并浸入电泳槽中，然后打开电源。首先，电流控制在1A以下，电压慢慢增加，直到电流值为1A为止并固定电压。电泳3分钟后取出并用去离子水冲洗掉残留物；然后进行固化，固化时间25分钟，固化温度140℃。

Claims (10)

1、一种提高镁合金耐蚀性的表面处理方法，其特征在于：将镁合金表面进行阴极电泳涂层处理。
2、如权利要求1所述的提高镁合金耐蚀性的表面处理方法，其特征在于：在镁合金表面进行阴极电泳涂层处理前，先进行等离子表面处理。
3、如权利要求1或2所述的提高镁合金耐蚀性的表面处理方法，其特征在于：在对镁合金表面进行阴极电泳涂层处理前或在镁合金表面先后进行等离子表面处理、阴极电泳涂层处理前，先对镁合金表面进行或碱洗或/和酸洗或/和机械磨光的预处理。
4、如权利要求1或2所述的提高镁合金耐蚀性的表面处理方法，其特征在于：所述阴极电泳涂层或为环氧树脂涂层或为油漆涂层。
5、如权利要求3所述的提高镁合金耐蚀性的表面处理方法，其特征在于：所述阴极电泳涂层或为环氧树脂涂层或为油漆涂层。
6、如权利要求5所述的提高镁合金耐蚀性的表面处理方法，其特征在于：所述阴极电泳涂层为环氧树脂涂层时，其工艺条件：电压为200伏特～300伏特，电流小于1安培，电泳时间2～5分钟；然后固化20～30分钟，固化温度120℃～180℃。
7、如权利要求2所述的提高镁合金耐蚀性的表面处理方法，其特征在于：所述等离子表面处理是将镁合金放入等离子处理设备中，通入聚合物气体，在镁合金表面进行等离子聚合沉积而形成聚合物膜层。
8、如权利要求7所述的提高镁合金耐蚀性的表面处理方法，其特征在于：所述等离子处理设备为一钟罩式反应室，以接地的反应室壁作为阳极，镁合金工件作为阴极，其等离子表面处理步骤为：在上述反应室内通入有机高分子聚合物气体三甲基硅烷，当其反应室内压力达到设定的值时，打开直流电源，在作为阴极的镁合金表面进行有机高分子聚合物气体三甲基硅烷的等离子聚合沉积，沉积功率为30W～40W，气体流速为1sccm，压力为6.65Pa，沉积时间为1’～2’，温度控制在100℃以下；形成的聚合物膜层为纳米膜层，其膜厚小于100纳米。
9、如权利要求7所述的提高镁合金耐蚀性的表面处理方法，其特征在于：在通入所述聚合物气体进行等离子聚合沉积之前，在所述反应室内先通入氩气或/和氢气对镁合金表面进行等离子轰击。
10、如权利要求7或9所述的提高镁合金耐蚀性的表面处理方法，其特征在于：在通入所述聚合物气体进行等离子聚合沉积之后，再在所述反应室内通入氩气，进行等离子轰击。
CNB2005100571668A 2005-07-14 2005-07-14 一种提高镁合金耐蚀性的表面处理方法 Expired - Fee Related CN100535198C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100571668A CN100535198C (zh) 2005-07-14 2005-07-14 一种提高镁合金耐蚀性的表面处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100571668A CN100535198C (zh) 2005-07-14 2005-07-14 一种提高镁合金耐蚀性的表面处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1737212A true CN1737212A (zh) 2006-02-22
CN100535198C CN100535198C (zh) 2009-09-02

Family

ID=36080146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100571668A Expired - Fee Related CN100535198C (zh) 2005-07-14 2005-07-14 一种提高镁合金耐蚀性的表面处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100535198C (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101831684A (zh) * 2010-05-28 2010-09-15 河海大学常州校区 Q235钢制件表面微弧氧化电泳涂装复合处理的方法
CN101423967B (zh) * 2007-10-31 2011-05-18 比亚迪股份有限公司 一种合金材料的表面处理方法
CN102199786A (zh) * 2010-03-24 2011-09-28 汉达精密电子(昆山)有限公司 防止镁合金件与异种金属连接件接触腐蚀的方法
CN102280538A (zh) * 2011-08-11 2011-12-14 东莞巨扬电器有限公司 一种复合散热器及其生产工艺
CN102792040A (zh) * 2010-03-10 2012-11-21 Ntn株式会社 保持器及滚动轴承
CN103305894A (zh) * 2012-03-09 2013-09-18 苏州汉扬精密电子有限公司 镁合金表面处理方法
CN103628116A (zh) * 2012-08-29 2014-03-12 汉达精密电子(昆山)有限公司 压铸件表面处理方法及其产品
CN105097742A (zh) * 2014-05-05 2015-11-25 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 引线键合结构及引线键合方法
CN111218708A (zh) * 2019-12-16 2020-06-02 太仓市惠得利弹簧有限公司 一种用于高精密弹簧及其表面处理工艺
CN113623529A (zh) * 2020-08-19 2021-11-09 赵永刚 用于储存环境空气样品的采样罐
CN114182323A (zh) * 2021-12-21 2022-03-15 Oppo广东移动通信有限公司 电子设备及其镁合金零件保护层的制备方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101423967B (zh) * 2007-10-31 2011-05-18 比亚迪股份有限公司 一种合金材料的表面处理方法
US9284982B2 (en) 2010-03-10 2016-03-15 Ntn Corporation Cage and rolling bearing
CN102792040A (zh) * 2010-03-10 2012-11-21 Ntn株式会社 保持器及滚动轴承
CN102792040B (zh) * 2010-03-10 2016-03-23 Ntn株式会社 保持器及滚动轴承
CN102199786A (zh) * 2010-03-24 2011-09-28 汉达精密电子(昆山)有限公司 防止镁合金件与异种金属连接件接触腐蚀的方法
CN101831684A (zh) * 2010-05-28 2010-09-15 河海大学常州校区 Q235钢制件表面微弧氧化电泳涂装复合处理的方法
CN102280538A (zh) * 2011-08-11 2011-12-14 东莞巨扬电器有限公司 一种复合散热器及其生产工艺
CN103305894B (zh) * 2012-03-09 2016-01-27 苏州汉扬精密电子有限公司 镁合金表面处理方法
CN103305894A (zh) * 2012-03-09 2013-09-18 苏州汉扬精密电子有限公司 镁合金表面处理方法
CN103628116A (zh) * 2012-08-29 2014-03-12 汉达精密电子(昆山)有限公司 压铸件表面处理方法及其产品
CN105097742A (zh) * 2014-05-05 2015-11-25 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 引线键合结构及引线键合方法
CN111218708A (zh) * 2019-12-16 2020-06-02 太仓市惠得利弹簧有限公司 一种用于高精密弹簧及其表面处理工艺
CN113623529A (zh) * 2020-08-19 2021-11-09 赵永刚 用于储存环境空气样品的采样罐
CN114182323A (zh) * 2021-12-21 2022-03-15 Oppo广东移动通信有限公司 电子设备及其镁合金零件保护层的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN100535198C (zh) 2009-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100535198C (zh) 一种提高镁合金耐蚀性的表面处理方法
US7241371B2 (en) Additive-assisted, cerium-based, corrosion-resistant e-coating
KR101315417B1 (ko) 금속 표면 처리를 위한 조성물, 금속 표면 처리 방법, 및 금속 물질
US9738790B2 (en) Process for forming corrosion protection layers on metal surfaces
CN1408031A (zh) 金属表面的防腐蚀方法
CN101307451B (zh) 一种有机无机复合金属表面钝化处理液
CN1477161A (zh) 耐腐蚀的三价铬磷化化学转化型涂料
CN105695974A (zh) 一种钕铁硼锌系磷化液及其使用方法
WO2006136333A2 (en) ELECTRODEPOSITION MATERIAL, PROCESS FOR PROVIDING A CORROSION-PROTECTIVE LAYER OF TiO2 ON AN ELECTRICALLY CONDUCTIVE SUBSTRATE AND METAL SUBSTRATE COATED WITH A LAYER OF TiO2
JP3137535B2 (ja) 塗装性に優れた亜鉛含有金属めっき鋼板複合体、およびその製造方法
JP2011504550A (ja) 金属構造部材特に鉄構造部材のジルコニウムリン酸塩処理
CN114574844A (zh) 一种镁合金表面复合膜转化处理剂及其应用
Wang et al. Corrosion behavior of a zirconium-titanium based phosphonic acid conversion coating on AA6061 aluminium alloy
WO2006136335A1 (en) PROCESS FOR PROVIDING A CORROSION-PROTECTIVE LAYER OF TiO2 ON AN ELECTRICALLY CONDUCTIVE SUBSTRATE AND METAL SUBSTRATE COATED WITH A LAYER OF TiO2
CN115216759B (zh) 一种亲水化学转化成膜液及铝合金表面处理方法
WO1995027809A1 (en) Method of pre-treating metal substrates prior to painting
EP1340839B1 (en) Whiskerless galvanized product having multi-layer rust prevention film and manufacturing method of whiskerless galvanized product having multi-layer rust prevention film
US9309602B2 (en) Electrolytic iron metallizing of zinc surfaces
CN112626588A (zh) 一种耐磨抗腐蚀型阴极电泳涂装工艺
CN113512722B (zh) 一种无磷无氮环保型金属表面薄膜处理剂及其应用
CN114855231A (zh) 一种在镁及其合金上镀铌的方法
TW201042082A (en) Process for forming corrosion protection layers on metal surfaces
JP2007039727A (ja) アルカリ性電気亜鉛合金めっき液
WO2006136334A2 (en) Electrodeposition material, process for providing a corrosion-protective layer of tio2 on an electrically conductive substrate and metal substrate coated with a layer of tio2
JPH06306684A (ja) 塗膜密着性と塗装後耐食性に優れた表面処理ＡｌまたはＡｌ合金板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090902

Termination date: 20100714