CN101671821B - 一种镁合金表面处理化学转化溶液及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及镁合金表面处理技术，特别是一种镁合金表面处理化学转化溶液，化学转化溶液以乙醇为溶剂，每升溶液包括：硝酸铈5～50g、柠檬酸0.1～5g。另外，本发明还提供一种镁合金表面处理工艺，其基本流程为：除油→酸洗→水洗→干燥→化学转化→水洗→磷酸钠水溶液封闭，磷酸钠重量百分比浓度为1～5％。而本发明提供的稀土化学转化处理特别适用于AZ91D镁合金，通过该工艺得到的金黄色化学转化膜附着力好，具有良好的耐腐蚀性能，处理工艺简单，在常温下即可进行，易于控制，适合工业化生产，且整个处理过程中不使用氟化物、六价铬等有害物质，有利于环境保护。
Description
技术领域
本发明涉及镁合金表面处理技术，特别是一种镁合金表面处理化学转化溶液及工艺。
背景技术
镁合金具有密度小、比强度高的特点，是最轻的工程材料，其密度相当于工程塑料，具有良好的热传导性、易加工性、易铸造性、良好的尺寸稳定性、减震性和电磁屏蔽性及易回收性，在日常生活和工业领域得到了越来越广泛的应用，如汽车、手机、计算机、体育用品等领域，被誉为二十一世纪的“绿色工程材料”。作为一种新兴的结构材料，耐腐蚀性差严重制约了它的应用，镁合金的防护问题越来越受到人们的重视，表面处理技术显得越来越重要，其目的主要在于提高耐腐蚀和防腐蚀性能。
由于镁合金的化学性质十分活泼，很容易被氧化和腐蚀，即使在自来水中镁合金也会发生腐蚀，这就严重限制了镁合金的应用。通常的镁合金表面处理方法，工艺复杂、过程难于控制，并且钝化处理液中常含有六价铬和氟化物对人体和环境有害的物质。
替代铬酸盐表面处理的稀土化学转化处理用于提高铝合金、不锈钢、碳钢、镁合金等材料的耐腐蚀性能得到了广泛的研究，但在稀土水溶液中处理镁合金特别是AZ91D镁合金所得到的转化膜与基体合金的结合强度非常差，这可能是由于在水溶液体系中由于镁合金的腐蚀而形成的疏松的镁氧化物造成的，从而导致进一步的涂装困难，因此这种处理方式急需改进。
发明内容
鉴于以上问题，本发明其一目的在于提供一种镁合金表面处理用的稀土乙醇化学转化溶液，该溶液由稀土化合物和有机酸组成，成分少，无毒无污染。
本发明提供的该种镁合金表面处理化学转化溶液，其以乙醇为溶剂，每升该溶液中包括：
硝酸铈 5～50g；
柠檬酸 0.1～5g；
其优选浓度范围为：
硝酸铈 5～10g/L；
柠檬酸 0.5～1.5g/L；
可见，本发明提供的镁合金表面处理化学转化溶液(稀土乙醇化学转化溶液)为稀土化合物和有机酸均匀溶于乙醇而成，该配方简单，不含六价铬和氟化物等危害人体和环境的物质。在该配方中：
硝酸铈为主成膜物，提供转化处理过程中所需的铈，柠檬酸为成膜促进剂，促进铈转化膜的形成。
另外，本发明的另一目的在于提供一种镁合金表面稀土处理工艺，该方法特别更适用于AZ91D镁合金，显著提高了镁合金的抗腐蚀能力。
本发明提供的该种镁合金表面处理工艺，其基本流程为：除油→酸洗→水洗→干燥→化学转化→水洗→磷酸钠水溶液封闭。该方法的具体步骤为：
a.除油，该步骤用以除去镁合金部件表面的油污；
b.酸洗，该步骤为除去镁合金部件表面的氧化物，提高化学转化处理质量；
c.水洗，该步骤为去除镁合金表面的残余酸，以避免带入乙醇处理液中，利于化学转化处理；
d.干燥，该步骤为去除镁合金表面的残余水份，以避免带入乙醇处理液中而造成镁合金的腐蚀；
e.化学转化，该步骤具体为清理镁合金部件表面，然后在室温下将其浸渍于镁合金表面处理化学转化溶液中处理1～2h，获得厚度为3～6μm的化学转化膜。
本发明中，化学转化膜经X-射线衍射(XRD)分析，得知其主要组成为二氧化铈。
f.水洗，该步骤为去除镁合金表面残留的处理液，以免带入随后的封闭处理液中；
g.磷酸钠水溶液封闭，该步骤用以提高镁合金表面的抗腐蚀能力，其具体步骤为将经过上述处理的镁合金部件在常温条件下浸渍于重量百分比浓度为1～5％磷酸钠水溶液(磷酸钠的重量百分比浓度优选为3％)中处理10～15min。
h.待上述步骤完成后，将镁合金部件取出，用热风烘干。
这样，本发明提供的该种镁合金表面乙醇溶液稀土化学转化处理工艺，其特别适用于AZ91D镁合金，通过该工艺得到的化学转化膜附着力优良，耐腐蚀能力显著提高，且处理温度为室温，节约能源，整个处理过程中不使用含有六价铬和氟化物等危害人身健康和环境的物质，有利于环境保护。
具体实施方式
实施例1
按下述配方配制镁合金表面处理化学转化溶液：
硝酸铈 10g/L；
柠檬酸 0.5g/L；
封闭用磷酸钠水溶液：
磷酸钠 3％(重量百分比浓度)；
首先取一AZ91D镁合金样品，然后依次放入汽油、草酸、去离子水中进行清洗，烘干后放入化学转化溶液中进行化学转化处理，温度为室温，处理时间为1h，获得化学转化膜。本实施例中，化学转化膜的厚度为3μm，化学转化膜经XRD分析，得知其主要组成为二氧化铈。
经上述处理后，用去离子水清洗后放入3％磷酸钠水溶液中进行封闭处理15min，最后烘干。经过上述处理的AZ91D镁合金金黄色稀土化学转化膜附着力良好，且通过100h盐雾试验。
实施例2
按下述配方配制镁合金表面处理化学转化溶液：
硝酸铈 20g/L；
柠檬酸 1g/L；
封闭用磷酸钠水溶液：
磷酸钠 5％(重量百分比浓度)；
首先取一AZ91D镁合金样品，然后依次放入汽油、草酸、去离子水中进行清洗，烘干后放入化学转化溶液中进行化学转化处理，温度为室温，处理时间为1.5h，获得化学转化膜。本实施例中，化学转化膜的厚度为5μm，化学转化膜经XRD分析，得知其主要组成为二氧化铈。
经上述处理后，用去离子水清洗后放入5％磷酸钠水溶液中进行封闭处理12min，最后烘干。经过上述处理的AZ91D镁合金金黄色稀土化学转化膜附着力良好，且通过100h盐雾试验。
实施例3
按下述配方配制镁合金表面处理化学转化溶液：
硝酸铈 30g/L；
柠檬酸 0.3g/L；
封闭用磷酸钠水溶液：
磷酸钠 2％(重量百分比浓度)；
首先取一AZ91D镁合金样品，然后依次放入汽油、草酸、去离子水中进行清洗，烘干后放入化学转化溶液中进行化学转化处理，温度为室温，处理时间为1.2h，获得化学转化膜。本实施例中，化学转化膜的厚度为4μm，化学转化膜经XRD分析，得知其主要组成为二氧化铈。
经上述处理后，用去离子水清洗后放入2％磷酸钠水溶液中进行封闭处理13min，最后烘干。经过上述处理的AZ91D镁合金金黄色稀土化学转化膜附着力良好，且通过100h盐雾试验。
实施例4
按下述配方配制镁合金表面处理化学转化溶液：
硝酸铈 35g/L；
柠檬酸 2g/L；
封闭用磷酸钠水溶液：
磷酸钠 4％(重量百分比浓度)；
首先取一AZ91D镁合金样品，然后依次放入汽油、草酸、去离子水中进行清洗，烘干后放入化学转化溶液中进行化学转化处理，温度为室温，处理时间为1.8h，获得化学转化膜。本实施例中，化学转化膜的厚度为6μm，化学转化膜经过XRD分析，得知其主要组成为二氧化铈。
经上述处理后，用去离子水清洗后放入4％磷酸钠水溶液中进行封闭处理15min，最后烘干。经过上述处理的AZ91D镁合金金黄色稀土化学转化膜附着力良好，且通过100h盐雾试验。
实施例5
按下述配方配制镁合金表面处理化学转化溶液：
硝酸铈 25g/L；
柠檬酸 1.5g/L；
封闭用磷酸钠水溶液：
磷酸钠 2.5％(重量百分比浓度)；
首先取一AZ91D镁合金样品，然后依次放入汽油、草酸、去离子水中进行清洗，烘干后放入化学转化溶液中进行化学转化处理，温度为室温，处理时间为1.6h，获得化学转化膜。本实施例中，化学转化膜的厚度为5μm，化学转化膜化学转化膜经XRD分析，得知其主要组成为二氧化铈。
经上述处理后，用去离子水清洗后放入2.5％磷酸钠水溶液中进行封闭处理10min，最后烘干。经过上述处理的AZ91D镁合金金黄色稀土化学转化膜附着力良好，且通过100h盐雾试验。
实施例结果表明，通过该工艺得到的镁合金金黄色化学转化膜附着力好，具有良好的耐腐蚀性能，处理工艺简单，在常温下即可进行，易于控制，适合工业化生产，且整个处理过程中不使用氟化物、六价铬等有害物质，有利于人身健康和环境保护。
另外，以上所述，仅是本发明较佳可行的实施例而已，不能以此局限本发明之权利范围，所述稀土化学转化处理液可以用于AZ91D镁合金，还可应用于其它类型的镁合金。因此，依本发明的技术方案和技术思路做出其它各种相应的改变和变形，仍属本发明所涵盖的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种镁合金表面处理化学转化溶液，其特征在于，每升乙醇溶液中包括：
硝酸铈 5～50g；
柠檬酸 0.1～5g。
2.根据权利要求1所述的镁合金表面处理化学转化溶液，其特征在于，所述镁合金表面处理化学转化溶液的优选配方为：
硝酸铈 5～10g/L；
柠檬酸 0.5～1.5g/L。
3.根据权利要求1所述的镁合金表面处理化学转化溶液，其特征在于，所述镁合金表面处理化学转化溶液的最佳配方为：
硝酸铈 5g/L；
柠檬酸 1g/L。
4.一种镁合金表面处理工艺，其特征在于，其基本流程为：除油→酸洗→水洗→干燥→化学转化→水洗→磷酸钠水溶液封闭，该方法的具体步骤为：
a.除油，该步骤用以除去镁合金部件表面的油污；
b.酸洗，该步骤为除去镁合金部件表面的氧化物；
c.水洗，该步骤为去除镁合金表面的残余酸；
d.干燥，该步骤为去除镁合金表面的残余水份；
e.化学转化，该步骤具体为清理镁合金部件表面，然后将其浸渍于上述权利要求1～3任意一项所述的镁合金表面处理化学转化溶液中；
f.水洗，该步骤为去除镁合金表面残留的化学转化溶液；
g.磷酸钠水溶液封闭，该步骤为将经过上述处理的镁合金部件在常温条件下浸渍于磷酸钠水溶液中处理；
h.待上述步骤完成后，将镁合金部件取出，用热风烘干。
5.根据权利要求4所述的镁合金表面处理工艺，其特征在于，化学转化中，镁合金在化学转化溶液中处理1～2h，获得化学转化膜，化学转化膜的厚度范围为3～6μm。
6.根据权利要求4所述的镁合金表面处理工艺，其特征在于，所述磷酸钠水溶液中，磷酸钠的重量百分比浓度为1～5％。
7.根据权利要求4所述的镁合金表面处理工艺，其特征在于，所述磷酸钠水溶液中，磷酸钠的重量百分比浓度优选为3％。
8.根据权利要求4所述的镁合金表面处理工艺，其特征在于，磷酸钠水溶液中处理10～15min。
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