[发明专利]一种镁合金表面转化膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金的一种表面防护技术，即通过化学反应在镁合金表面形成致密转化膜的制备方法。

背景技术

镁合金具有高的比强度和比刚度，在能源危机，环境污染的今天，可以实现车辆的轻量化，达到节能减排的目的，从而成为汽车和航空应用中的理想材料。但是，镁合金活泼的化学特性决定了其耐蚀性能差，限制了其在各行各业中的应用。镁合金强度高且成型能力较强，应用较为广泛。因此，改善镁合金的耐蚀性具有重要的工程应用价值。

最简单有效的防腐蚀措施就是在镁合金表面形成一种膜层，来阻止基材与外界介质的直接接触，从而达到防护的目的。表面膜层可以通过电化学或化学反应方法等方法制备。专利200610089597.7，专利名称：“一种AZ91镁合金表面处理方法”，利用电化学方法在镁合金表面制备出厚度为15 ~ 30 μm的白色陶瓷层。这种电化学方法需要专用的装置和设备，并且工艺条件及过程远比化学处理要繁杂的多。

传统上，常用的铬酸盐溶液对镁合金进行化学转化处理，但由于六价铬(Cr⁶⁺)的化合物，具有腐蚀性和毒性并对环境危害较大。专利200710192654.9，专利名称：“镁合金表面化学转化膜处理溶液”公开了一种不含六价铬(Cr⁶⁺)的化合物环保的化学膜转化液，但在这种转化液中制备的化学膜附着力差，用蘸酒精脱脂棉擦拭20 ~ 30后就脱落。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种工艺简单，不含铬离子、环境友好的转换液对镁合金进行表面转化，形成厚度均匀的化学转化膜，这种转化膜附着力很强，用蘸酒精脱脂棉擦拭不会脱落。

本发明所采用的技术方案是：一种镁合金表面转化膜的制备方法，其特征在于按照如下的步骤制备：

步骤1：化学除油碱洗，采用浓度为30 g/L的 NaOH与浓度为15 g/L的Na₃PO₄组成的混合碱洗液，在60℃ ~ 150℃的温度下清洗镁合金表面的油脂及污物。

步骤2：酸洗，采用适量的质量百分比浓度为85%磷酸除去金属表面的氧化物，嵌入表面的污垢及附着的冷加工削等。

步骤3：表面活化，采用质量百分比浓度为40%~60%的氢氟酸进一步去除工件表面的氧化物，及酸洗后附在工件上的残留物，提高表面活性，为化学转化做准备。

步骤4，化学转化处理，采用浓度为20 ~ 50 g/L的高锰酸盐或锡酸盐或钼酸盐溶液作为转化液，PH值控制在3 ~ 5。在60℃~100℃的温度下浸泡10 ~ 30 min，随后用清水清洗干净后烘干。

本表面处理方法尤其适合AZ91镁合金的表面处理。

本发明的有益效果是：本发明是一种操作简单、工艺过程容易控制且不需要专用设备的化学转化膜制备方法，采用的转化液不含有铬离子等污染环境的成分，具有很好的工业应用价值，本发明方法制备的转化膜处理的AZ91镁合金的耐蚀性能提高6 ~ 15倍且用蘸酒精脱脂棉擦拭不会脱落。

具体实施方式

实施例1：

步骤1：化学除油碱洗，采用NaOH（30 g/L）与Na₃PO₄（15 g/L）组成的混合碱洗液，在100℃的温度下清洗镁合金表面的油脂及污物。

步骤2：酸洗，采用适量浓度等于85%（质量百分比）的磷酸除去金属表面的氧化物，嵌入表面的污垢及附着的冷加工削等。

步骤3：表面活化，采用适量浓度为浓度等于40%（质量百分比）的氢氟酸（进一步去除工件表面的氧化物，及酸洗后附在工件上的残留物，提高表面活性，为化学转化做准备。

步骤4：化学转化处理，采用浓度为30 g/L的高锰酸盐，PH值控制在3 ~ 5。在70℃ ~80℃的温度下浸泡10 min，随后用清水清洗干净后烘干。

按上述方法制备得到厚度均匀（9 ~ 10 μm）黄棕色的转化膜。转化后合金的耐蚀性能提高9倍或以上。

实施例2：

步骤1：化学除油碱洗，采用NaOH（30 g/L）与Na₃PO₄（15 g/L）组成的混合碱洗液，在100℃的温度下清洗AZ91镁合金表面的油脂及污物。

步骤2：酸洗，采用适量浓度为85%（质量百分比）的磷酸除去金属表面的氧化物，嵌入表面的污垢及附着的冷加工削等。