一種鎂合金表面無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鎂合金表面防腐處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎂合金表面無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金具有比重小、比強(qiáng)度和比剛度大，導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、鑄造性能、機(jī)械加工性能和阻尼性能好以及可回收利用等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、汽車、機(jī)械、電子、兵工等領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用，被譽(yù)為二十一世紀(jì)的“綠色工程材料”。但是，鎂的電極電位很低(-2.37 V)，化學(xué)性質(zhì)活潑。此外，鎂的氧化膜PB比(金屬氧化時(shí)生成金屬氧化膜的體積與生成這些氧化膜所消耗金屬的體積的比值)小于1，不像鋁的氧化膜那樣致密而具有保護(hù)性，鎂合金的耐腐蝕問題長期以來嚴(yán)重地制約了鎂合金的開發(fā)和廣泛應(yīng)用。因此，開展鎂合金防腐蝕研宄，提高其耐腐蝕性具有重要的意義。
[0003]鎂合金表面防護(hù)措施有化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、陽極氧化、離子注入、激光表面處理、鋁擴(kuò)散涂層等方法。陽極氧化或微弧氧化膜雖然具有很高的硬度和良好的耐蝕性，但設(shè)備占地大、投資較大、能耗高、膜層空隙率高。有關(guān)其使用性能，還存在不少爭議。雖然離子注入、激光表面處理等制備的涂層耐蝕性能優(yōu)越，但生產(chǎn)設(shè)備昂貴，成本過高，工件形狀尺寸受到限制。鋁擴(kuò)散涂層耐蝕性能較好，但需要加熱擴(kuò)散提高涂層結(jié)合力和耐蝕性能，而且加熱還有可能降低機(jī)械強(qiáng)度，且涂層孔隙率高。相比之下，化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理工藝具有設(shè)備小、占地少、操作簡單、能耗低、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)而倍受青睞。化學(xué)轉(zhuǎn)化膜涂層與基體結(jié)合良好，膜層薄，結(jié)晶細(xì)膩，擁有一定孔隙率，可以與涂漆良好結(jié)合。其中化學(xué)處理中研宄的較多的是鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜技術(shù)，但是這種工藝中產(chǎn)生的六價(jià)鉻毒性較大，而磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜技術(shù)是無鉻轉(zhuǎn)化膜技術(shù)的一種。
[0004]目前鎂合金無鉻磷化處理工藝中存在的問題主要有兩方面:一方面是磷化處理技術(shù)中含有大量的重金屬及致癌物質(zhì)，達(dá)不到環(huán)保的要求，另一方面是磷化液的組成物質(zhì)較多，影響因素復(fù)雜，且耐腐蝕性能沒有鉻酸鹽處理好。迄今為止，國內(nèi)外所報(bào)道的鎂合金磷酸鹽轉(zhuǎn)化處理所生成的轉(zhuǎn)化膜其耐蝕性能及自修復(fù)能力尚未完全達(dá)到使用要求。所以尋求一種設(shè)備簡單、易操作、成本低且能滿足環(huán)保要求又有商業(yè)價(jià)值及節(jié)省能源的鎂及鎂合金表面處理技術(shù)很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種鎂合金表面無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理方法，在鎂合金表面制備均勻致密，無明顯缺陷且耐腐性性能良好的磷化膜。
[0006]一種鎂合金表面無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理方法，包括如下步驟:表面預(yù)處理、堿洗除油、水洗、酸洗、水洗、磷化、水洗；所述表面預(yù)處理為打磨；所述磷化所用處理液組成為:磷酸二氫鈉20 g.171?80 g.廠1，次磷酸1? I g.171?167 g *L 六次甲基四胺0.1 g.!/1?10 g.L-1;磷化處理溫度為10°C?60°C，pH值為2.8?7.0，磷化時(shí)間為Imin?50min。
[0007]上述方法中，無鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化處理磷化液中含有次磷酸鈣，含量為I g.L—1?167g.L^1O次磷酸鈣，又稱次磷酸二氫鈣、次亞磷酸鈣、次磷酸鈣鹽，化學(xué)式Ca(H2PO2)2，在金屬表面處理領(lǐng)域可用作緩蝕劑、化學(xué)鍍助劑，本發(fā)明中其含量為I g.L—1?167 g.L—1，當(dāng)其含量低于I g.!^1時(shí)，不能形成有保護(hù)作用的轉(zhuǎn)化膜，當(dāng)其含量高于167 g.!^1時(shí)，處理液不穩(wěn)定。
[0008]上述方法中，所述堿洗除油中堿洗液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?10%，堿洗時(shí)間為5min?15min，堿洗液包括碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、氫氧化鈉或氫氧化鉀的任何一種或幾種的混合溶液。
[0009]上述方法中，所述酸洗中酸洗液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?10%，酸洗時(shí)間為1s?60s，酸洗液包括鹽酸、磷酸、氫氟酸、硝酸、硼酸、乙酸或草酸中的任何一種或者幾種的混合溶液。
[0010]上述方法中，所述表面預(yù)處理根據(jù)材料與零件的表面狀態(tài)，必要時(shí)可以采用表面清理、清洗、打磨、磨光、拋光中的一種或幾種方法的組合。
[0011]本發(fā)明所用磷化液成分少，磷化條件溫和，工藝簡單，成本低。本發(fā)明制備的磷化膜層表面均勻、致密，無明顯缺陷，具有良好的耐腐蝕性能，可以單獨(dú)使用或者作為涂料漆膜的底層，增強(qiáng)涂膜與基體的附著力。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)操作溫度低，磷化時(shí)間短，有利于節(jié)約能源；
(2)磷化液成分少，反應(yīng)條件溫和，降低了生產(chǎn)成本；
(3)工藝操作簡單，對設(shè)備無特殊要求，便于工業(yè)化應(yīng)用；
(4)酸洗液為無氟或低氟液，不會造成環(huán)境污染或?qū)Νh(huán)境的污染較??；
(5)膜層的耐腐蝕性能較好，能夠進(jìn)一步擴(kuò)大鎂合金的生產(chǎn)運(yùn)用。
[0013]
【附圖說明】
[0014]圖1為實(shí)施例1中鎂片的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像；
圖2為實(shí)施例1制備出轉(zhuǎn)化膜的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像；
圖3為實(shí)施例3中鎂片(a)與轉(zhuǎn)化膜(b)的極化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面給出實(shí)施例并對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。有必要在此指出的是以下實(shí)施例不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，如果該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員根據(jù)上述本
【發(fā)明內(nèi)容】
對本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0016]實(shí)施例1
將鎂片加工成60mmX 30mmX Imm的大小后打磨處理，放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的碳酸鉀溶液中堿洗除油7min，然后取出用蒸餾水洗凈，放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%氫氟酸中酸洗30s，然后取出用蒸餾水洗凈，再放入由30 g.!/1磷酸二氫鈉，50 g.L4次磷酸鈣，8 g.L4六次甲基四胺，組成的10ml磷化液中，磷化時(shí)間為20!^11，溫度為30°0，調(diào)節(jié)？!1至4.6，成膜后取出，用蒸餾水洗凈，熱風(fēng)吹干后裝入密封袋中密封處理。其結(jié)果見圖1和圖2，對比圖1和圖2可以看出，經(jīng)過磷化處理后，鎂合金表面形成一層均勻，致密的磷化膜。
[0017]實(shí)施例2
將鎂片加工成60mmX 30mmX Imm的大小后打磨處理，放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的氫氧化鈉溶液中堿洗除油8min，然后取出用蒸餾水洗凈，放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%硝酸中酸洗20s，然后取出用蒸餾水洗凈，再放入由40 g.171磷酸二氫鈉，40 g.!^1次磷酸鈣，4 g.!^1六次甲基四胺組成的10ml磷化液中，磷化時(shí)間為18min，溫度為20°C，用調(diào)節(jié)pH至3.0，成膜后取出，用蒸餾水洗凈，熱風(fēng)吹干后裝入密封袋中密封處理。其SEM圖像可參照圖1和圖2。
[0018]實(shí)施例3
將鎂片加工成60mmX 30mmX Imm的大小后打磨處理，放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的氫氧化鉀溶液中堿洗除油8min，然后取出用蒸餾水洗凈，放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%磷酸中酸洗15s，然后取出用蒸餾水洗凈，再放入由20 g.L—1磷酸二氫鈉，60 g.廠1次磷酸