[发明专利]一种高性能镁合金的钝化剂及其制备工艺与应用

说明书

本发明是关于一种高性能镁合金的钝化剂及其制备工艺与应用，该高性能镁合金的钝化剂由下列重量比例成分组成：无机物：10‑25％、钡盐：5‑10％、膜层调整剂：2‑6％、缓蚀剂：1‑6％、有机成膜树脂：1‑10％、硅烷偶联剂：1‑10％和余量的去离子水。本发明利用磷酸与镁合金反应生成难容的磷酸盐，该磷酸盐能附着在镁合金表面形成大量坚固致密、精细、分布均匀的磷酸盐钝化膜，该膜层能提高镁合金的耐腐蚀性能，使其具有可简化钝化工序、可缩短钝化时间、可降低制作成本、可降低其的腐蚀率、可提高涂层的结合力及可确保经钝化处理后的镁合金的外观不会出现色差和波纹现象的优点，此外，该高性能镁合金的钝化剂不会对环境有污染及对人体的健康有危害，其的使用十分环保。

技术领域

本发明涉及新材料合成和表面处理领域，尤其涉及一种高性能镁合金的钝化剂及其制备工艺与应用。

背景技术

镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小、比强度高、弹性模量大、消震性好、承受冲击载荷能力比铝合金大和耐腐蚀性能好。目前使用最广的是镁铝合金，镁合金是一种普遍应用在LED及其他灯饰，汽车应用零部件及其他要求高质量、高强度和高韧性配件的理想材料。得益于中国汽车工业和3C等行业的转型升级及中国经济地位的显著提升，镁合金行业的市场环境被普遍看好。其中，汽车行业的轻量化，环保化需求，尤其是新能源汽车的发展，以及镁合金研发技术和回收利用技术的不断进步均在促使镁合金的广泛应用。与此同时，镁合金在医药化工和航空航天工业领域的应用也得到增长。全球镁合金市场为1000万吨，年均复合增长率(CAGR)为20％-25％(其中包含了交通工具、3C、航空航天和医药化工领域镁合金的应用、)。此外，镁合金具有较高的抗振能力，在受冲击载荷时能吸收较大的能量，还有良好的吸热性能，因而是制造飞机轮毂的理想材料。镁合金在汽油、煤油和润滑油中很稳定，其适用于制造发动机齿轮机匣、油泵和油管，又因在旋转和往复运动中产生的惯性力较小而被用来制造摇臂、襟翼、舱门和舵面等活动零件。民用机和军用、尤其是轰炸机广泛使用镁合金制品。镁合金也用于导弹和卫星上的一些部件，如中国″红旗″地空导弹的仪表舱、尾舱和发动机支架等都使用了镁合金。中国稀土资源丰富，已于70年代研制出加钇镁合金，提高了室温强度，能在300℃下长期使用，已在航空航天工业中推广应用。其在加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点：如散热快、质量轻、刚性好、抗冲击性强、耐磨、衰减性能好和易于回收，并具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性；另外，其还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好及无毒的特点。使其能广泛用于携带式的器械和汽车行业，并达到轻量化的目的。其能使化学转化膜利用多孔的结构在镀前的活化中表现出很好的吸附性，使其能改镀镍层的结合力与耐蚀性。而化学处理所获得的钝化转化膜能同时具备腐蚀保护和光学、电子学等综合性能，在化学转化处理的新发展中占有很重要的地位。

因镁合金已被广泛应用，对镁合金进行处理目前比较成熟的工艺是采用铬酸盐钝化技术。但由于铬酸盐具有毒性，其不但对环境有毒害和有污染，其还对人类的身体健康有毒害。同时，随着人们对环保的意识日渐增强，铬酸盐的钝化技术不符合安全生产和不符合环保的要求。