[發明專利]一種鎂基合金Ni-P/TiO2化學復合鍍層的方法

無效

• 申請號: 200910196563.1
• 申請日: 2009-09-27
• 公開（公告）號: CN101748394A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 鐘慶東;鈕曉博;盛敏奇;王毅;周瓊宇;林海
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C23C18/00
• 分類號: C23C18/00;C23C18/36
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明涉及鎂基合金表面納米誘導Ni-P/TiO₂化學復合鍍層的方法，屬于鎂基合金表面處理技術領域。

背景技術

鎂及其鎂合金以其質量輕、剛性好、具有一定的耐蝕性和尺寸穩定性、抗沖擊、耐磨、衰減性能好及易于回收等優良的性能而成為一種非常理想的現代工業結構材料。近年來，鎂材在汽車、摩托車等交通工具、計算機、通訊、儀器儀表、家電等電子電器工業，輕工、化工、冶金、航空航天、國防軍工等部門，獲得了廣泛的應用。隨著鎂的提煉及加工技術的發展以及成本的下降，鎂材已成為鋼鐵和鋁之后的第三大金屬材料，在全球范圍內將得到快速發展。但是，鎂基合金的化學活性較高，在潮濕的大氣、土壤和海水中都將發生嚴重的腐蝕，這大大限制了鎂基合金的推廣應用。因此，發展新的表面處理工藝，使鎂基合金的腐蝕問題得到有效的控制是鎂基合金研究領域的熱點之一。

近年來，傳統的表面處理工藝為化學鍍Ni-P合金，這種方法可使基體材料獲得良好的耐蝕性和耐磨性，鍍層厚度均勻，化學穩定性好，表面光潔平整，可操作性強，目前化學鍍Ni-P合金已經成為鎂基合金表面處理的重要方法之一。但是，化學鍍Ni-P合金工藝存在溫度高(一般為90℃左右)能耗大、槽液穩定性差、鍍液使用周期短等缺點。

納米科技的發展為提升傳統產業技術含量提供了新的機遇。由于納米粒子具有表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應等特殊效應，納米物質可表現出特別的性質和效應，用于表面處理可增加材料的硬度、耐磨性和抗腐蝕性，同時也用于改善材料的光、磁、電、力學等性能，并且賦予材料新的功能，可以大大提高其在應用領域中的產品質量，具有很好的理論研究價值和應用前景。此外，隨著技術進步，納米粉體制備成本也大幅度下降，為納米技術大規模應用奠定了扎實的物質基礎。采用納米誘導Ni-P/TiO₂化學復合鍍層技術可以有效解決傳統化學鍍Ni-P合金中存在的問題。

但是，由于納米材料所具有的特殊性質，在使用過程中會發生團聚等現象，因此，設計和制造納米復合材料的關鍵是納米材料的粒度和分散程度。從熱力學上，納米粒子的分散體系具有巨大的比表面積，表面能很大，系統會自動朝著表面積減小的方向變化，導致納米粒子發生團聚。例如銅納米顆粒直徑為10nm時，比表面積為66m²/g，比表面能則達到5900J/mol。由于極大的比表面積、大比例的表面原子、原子配位不足以及極高的表面能，使得納米顆粒的表面原子具有極高的表面活性，使得它們很容易與其它原子結合而導致團聚，形成較大的納米微粒團聚體。這些團聚體的尺寸通常遠遠超出納米尺度，也就失去了納米材料的小尺寸效應。所以在制備納米復合材料時如何防止納米分散相的團聚是一個關鍵問題。雖然攪拌可以將團聚分散，但是一旦停止攪拌就會發生納米粒子集結，因此要想使納米粒子保持較長時間的穩定，就必須改變顆粒表面性質，從而增加顆粒的穩定性。

因此，針對上述核心問題，本發明提出鎂基合金表面納米誘導Ni-P/TiO₂化學復合鍍層技術。

發明內容

本發明提出了鎂基合金表面納米誘導Ni-P/TiO₂化學復合鍍層的方法，不僅有效地增強的鎂基合金的耐腐蝕性能，而且有效解決傳統化學鍍Ni-P合金中存在的問題。

本發明的鎂基合金表面納米誘導Ni-P/TiO₂化學復合鍍層的方法，其具體工藝具有以下步驟：

1、將欲處理的鎂基合金經堿洗、酸洗、水洗，干燥后備用；

2、用硅烷偶聯劑(KH550)(3-氨丙基三乙氧基硅烷)對納米TiO₂進行表面處理(防止團聚)，得到改性納米TiO₂；使納米TiO₂均勻地分散在鍍液中。

3、配制鍍液：

鍍液的基本組成及工藝條件為：

NaH₂PO₂·H₂O????????????9-15g/L

NiSO₄·6H₂O?????????????15-30g/L

HF??????????????????????5-15g/L

C₆H₈O₇·6H₂O????????????10-12g/L

NH₄HF₂??????????????????10-20g/L