CN101603173B

CN101603173B - 交变电场作用下镁合金的锡酸盐化学转化处理方法

Info

Publication number: CN101603173B
Application number: CN2009100719108A
Authority: CN
Inventors: 张涛; 刘晓兰; 邵亚薇; 孟国哲; 王福会
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2009-04-29
Filing date: 2009-04-29
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2029-04-29
Also published as: CN101603173A

Abstract

本发明提供的是一种交变电场作用下镁合金的锡酸盐化学转化处理方法。将AZ91D镁合金置于由锡酸钠30～80g/L、氢氧化钠5～25g/L、乙酸钠10～25g/L、磷酸三钠50～80g/L组成的锡酸盐化学转化膜溶液中，在40～60℃条件下施加交变电场对AZ91D镁合金进行化学转化处理，所述的交变电场的电场参数为：交变电场的高电位为E_h＝-300mV～1500mV、交变电场的低电位E_l＝-900mV～-500mV、频率f＝5Hz～30Hz、占空比k＝5％～40％、时间t＝30min～60min。本发明采用交变电场条件下进行化学转化处理，工艺操作简单，易于控制，成膜效果好，产品适应性强，生产速度快，成本低，非常适合工业化生产。

Description

交变电场作用下镁合金的锡酸盐化学转化处理方法

(一)技术领域

本发明涉及的是一种镁合金的表面处理方法，具体地说是一种在交变电场作用下AZ91D镁合金的锡酸盐转化处理工艺。

(二)背景技术

镁合金已在航空航天及汽车等工业得到广泛的应用。但因其耐腐性能差，制约了其应用。目前被广泛采用的提高镁合金耐蚀性能的表面处理方法有很多，但这些表面处理技术存在着污染环境、毒性大、工艺复杂、成膜效果不理想、产品适应性差、成本高等缺点。20世纪80年代末期曹楚南等人通过研究发现，在一定频率、幅值和波形的交变电场下对不锈钢进行载波钝化，所得的钝化膜的耐腐蚀性和稳定性得到了很大的提高。我们借鉴了不锈钢载波钝化的原理，在0.25mol/L Na₂SO₄+0.1mol/L NaOH载波处理溶液中，成功的对镁及镁合金进行了载波处理。该技术方案记载在申请号为200810064143.3，专利名称为一种提高镁及镁合金耐蚀性能的载波处理工艺的专利申请文件中。由于镁及镁合金在0.25mol/L Na₂SO₄+0.1mol/L NaOH溶液中载波处理后生成一层薄且疏松多孔的氢氧化镁膜，不能有效的保护基体，所以需要研究一种能在镁合金的表面生成一层化合物覆盖层，能有效的保护基体的方法。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种可以大大提高AZ91D镁合金的耐腐蚀性能的交变电场作用下镁合金的锡酸盐化学转化处理方法。

本发明的目的是这样实现的：

将AZ91D镁合金置于由锡酸钠(Na₂SnO₃·3H₂O)30～80g/L、氢氧化钠(NaOH)5～25g/L、乙酸钠(CH₃COONa·3H₂O)10～25g/L、磷酸三钠(Na₃PO₄·12H₂O)50～80g/L组成的锡酸盐化学转化膜溶液中，在40～60℃条件下施加交变电场对AZ91D镁合金进行化学转化处理，所述的交变电场的电场参数为：交变电场的高电位为E_h＝-300mV～1500mV、交变电场的低电位E_l＝-900mV～-500mV、频率f＝5Hz～30Hz、占空比k＝5％～40％、时间t＝30min～60min。

在0.05mol/LNaCl+0.01mol/LNaOH溶液中测未加交变电场/加交变电场条件下得到的AZ91D镁合金锡酸盐转化膜的击破电位随机分布图、阳极极化曲线和电化学阻抗谱。实验结果表明，在交变电场作用下得到的AZ91D镁合金的锡酸盐转化膜的耐腐蚀性能大大提高了。

本发明利用了交变电场，在交变电场作用下对AZ91D镁合金进行锡酸盐化学转化处理。本发明优点主要体现在：

1.本发明在锡酸盐溶液中进行化学转化，能够生成一层致密且不溶于水的化学转化膜覆盖层，更有效的保护基体，提高AZ91D镁合金的耐腐蚀能力；

2.本发明采用在交变电场作用下对AZ91D镁合金进行锡酸盐化学转化处理，利用交变电场的周期性变换，使得AZ91D镁合金锡酸盐转化膜上存在的缺陷和活性点不断地发生破坏-修复过程，修复后膜的致密性要优于修复前，从而大大提高了膜层的耐腐蚀性能。此工艺对设备要求简单，在交变电场即脉冲电条件下即可完成，适合工业化生产；

3.本发明利用在交变电场作用下进行化学转化处理，得到的化学转化膜较之传统的化学转化膜具有非常高的耐腐蚀性能；

4.本发明采用交变电场条件下进行化学转化处理，工艺操作简单，易于控制，成膜效果好，产品适应性强，生产速度快，成本低，非常适合工业化生产。

(四)附图说明

图1是未加交变电场/加交变电场条件下得到的AZ91D镁合金锡酸盐转化膜的阳极极化曲线对比图；

图2是未加交变电场/加交变电场条件下得到的AZ91D镁合金锡酸盐转化膜的的电化学阻抗谱对比图；

图3(a)-图3(b)是未加交变电场/加交变电场的锡酸盐转化膜腐蚀形貌，其中图3(a)是未加交变电场、图3(b)是加交变电场。

(五)具体实施方式

下面举例对本发明做更详细地描述：

1、AZ91D镁合金试样经2000#砂纸打磨后用丙酮清洗，再用去离子水清洗，最后用吹风机吹干。用分析纯试剂和一次蒸馏水配Na₂SnO₃·3H₂O 50g/L、氢氧化钠NaOH 10g/L、乙酸钠CH₃COONa·3H₂O 20g/L、磷酸三钠Na₃PO₄·12H₂O 55g/L的锡酸盐溶液。

2、试样在交变电场条件下进行锡酸盐化学转化处理，交变电场参数为：交变电场高电位E_h＝1500mV，交变电场低电位E_l＝-900mV，频率f＝5Hz，占空k＝15％，时间t＝60min，温度为60℃。

3、未加交变电场/加交变电场作用下得到的AZ91D镁合金锡酸盐转化膜的极化曲线、电化学阻抗谱和腐蚀形貌如图所示。图1是未加交变电场/加交变电场作用下得到的AZ91D镁合金锡酸盐转化膜的极化曲线对比图，从图1中可以明显的看出，在交变电场作用下得到的AZ91D镁合金锡酸盐化学转化膜的阳极极化曲线呈现了明显的钝化特征，且钝化区间宽度约是未加交变电场的3倍。击破电位从未加交变电场的-0.5V提高到1.3V，提高了约800mV。钝化区宽度越宽，击破电位越高，说明耐腐蚀性能越好。所以，加交变电场作用下得到的AZ91D镁合金锡酸盐转化膜的耐蚀性能大大提高了。图2是未加交变电场/加交变电场作用下得到的AZ91D镁合金锡酸盐转化膜的的电化学阻抗谱对比图，从图2中可以明显的看出，加交变电场作用下得到的AZ91D镁合金锡酸盐化学转化膜的阻抗弧要远大于未加交变电场的，而阻抗弧越大，耐腐蚀性就越大。所以，在交变电场作用下得到的AZ91D镁合金锡酸盐转化膜的耐蚀性能大大提高了。图3是未加交变电场/加交变电场条件下得到的AZ91D镁合金锡酸盐转化膜在0.05mol/LNaCl+0.01mol/LNaOH腐蚀溶液中浸泡110小时后的表面形貌。从图3中可以看出，腐蚀110小时后，未加交变电场得到的AZ91D镁合金锡酸盐转化膜表面发生严重腐蚀，而加交变电场得到的AZ91D镁合金锡酸盐转化膜表面只有少量的点蚀坑。这说明加交变电场作用下得到的AZ91D镁合金锡酸盐转化膜的耐蚀性能大大提高了。

实验结果表明，加交交变电场作用下得到的AZ91D镁合金锡酸盐转化膜的耐蚀性能大大提高了。

Claims

1.一种交变电场作用下AZ91D镁合金的锡酸盐化学转化处理方法，其特征是：

(1)、AZ91D镁合金试样经2000#砂纸打磨后用丙酮清洗，再用去离子水清洗，最后用吹风机吹干，用分析纯试剂和一次蒸馏水配Na₂SnO₃·3H₂O 50g/L、氢氧化钠NaOH 10g/L、乙酸钠CH₃COONa·3H₂O 20g/L、磷酸三钠Na₃PO₄·12H₂O55g/L的锡酸盐溶液；

(2)、AZ91D镁合金试样在交变电场条件下进行锡酸盐化学转化处理，交变电场参数为：交变电场高电位E_h＝1500mV，交变电场低电位E₁＝-900mV，频率f＝5Hz，占空比k＝15％，时间t＝60min，温度为60℃。