[發明專利]一種鎂合金表面復合膜層的制備方法

有效

• 申請號: 201510016696.1
• 申請日: 2015-01-14
• 公開（公告）號: CN104630750B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 金華蘭;賴勇來;楊湘杰;郭洪民
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: C23C18/12
• 分類號: C23C18/12;C23C18/00
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，涉及一種對鎂合金材料進行表面化學復合處理的方法。

背景技術

鎂合金以其比重小、生物相容性好等諸多優點受到人們的廣泛關注。但由于鎂非常活潑，耐蝕問題嚴重地限制了其進一步的推廣和應用。在鎂合金表面的防腐技術中，磷酸鹽轉化技術因其工藝簡單、成本低、操作方便等優點而成為熱點課題。L.Kouisni等研究了AM60鎂合金上的磷化膜層，David Hawke 等對AM60B 鎂合金進行了磷酸鹽-高錳酸鹽處理，L.Y.Niu研究的磷酸鋅轉化膜層，趙明等研究了AZ91D鎂合金的多元復合膜（MECC）工藝，Nguyen Van Phuonga等研究了AZ91D鎂合金表面的磷酸鋅成膜。這些工藝均可在鎂合金表面得到厚度不一的磷酸鹽膜層，把鎂合金基體與外界環境隔絕，不同程度提高鎂合金的抗腐蝕能力。然而磷酸鹽膜層致密度低、較薄，膜層的內微孔會削弱其耐蝕性，要滿足生產應用其抗腐蝕性能還有待提高。因此，提高鎂合金表面磷酸鹽膜層的抗腐蝕性能成為又一大發展方向。

近年來人們一直在尋求一種既能滿足環保要求、提高鎂合金的耐蝕性能，又有一定商業價值，又能節省能源的鎂及鎂合金表面復合處理技術。

中國專利號ZL200610019324.5公開了一種鎂合金磷酸鋇表面處理方法，包括脫脂、酸洗、堿洗、化學成膜、封閉處理等工序，通過表面改性處理，達到保護鎂合金產品表面的目的。

發明內容

本發明的目的是對現有技術進行改進，提出一種鎂合金表面復合膜層的制備方法。在鎂及其合金構件基體表面生成磷酸鋇膜與SiO₂ 溶膠凝膠膜的復合膜層處理工藝，以顯著提高鎂合金的耐腐蝕性能，滿足環保要求，節省能源。

本發明是通過以下技術方案實現的。

本發明所述的制備方法，包括以下步驟。

（1）將鎂合金構件打磨、上料。

（2）預處理工藝：將鎂合金構件浸入盛有濃度為5%~10% 氫氧化鈉的脫脂槽中，加熱到80~98℃，超聲波處理20~30 分鐘，再進入第一蒸餾水水洗槽中，室溫下超聲波處理20~50秒，取出熱風吹干；然后浸入盛有40~80g/L氫氟酸、30~50g/L乙二醇溶液的酸洗槽中，室溫下超聲波處理1~2.5分鐘，酸洗后進入第二蒸餾水水洗槽中，同樣室溫下超聲波處理20~50秒，取出用熱風吹干；再浸入裝有20%~30%氫氧化鈉的堿洗槽中，室溫下超聲波處理25~30分鐘，然后浸入第三蒸餾水水洗槽中，室溫超聲波清洗20~50秒，取出用熱風吹干。

（3）復合成膜工藝：把鎂合金構件放入盛有10~30ml/L磷酸、30~60g/L氫氧化鋇、1~5g/L氟化鈉改性處理溶液的槽中，加熱到40~100℃，超聲波處理10~30分鐘；然后放入第四水洗槽中超聲波振蕩清洗，取出熱風吹干；最后浸入盛有50-100ml/L正硅酸乙酯、5-20ml/L聚乙二醇-600、1-10ml/L濃硝酸、60-110ml/L無水乙醇的SiO₂溶膠凝膠溶液中進行3-6次手動提拉制膜，取出立刻熱風吹干，然后放入箱式電阻爐中進行燒結，燒結溫度為300 ℃-420℃，燒結時間為4-8小時。

通過采用本發明的方法和配方，以AZ91D鎂合金材料為例獲得的復合膜層的主要特性如下。

復合膜層外觀白色均勻，細膩光滑，膜層更加致密、平整、均勻，裂紋明顯減少，由一些無定形相組成（見圖1）。

復合膜層抗鹽霧性：48小時后，才出現腐蝕，鎂合金基體，鍍鋅、鍍鎳的轉化膜8小時就出現全面腐蝕，可見磷酸鋇膜層加SiO₂溶膠凝膠膜層形成的復合膜層大大提高了鎂合金零件的抗鹽霧性能（見圖2）。

復合膜層抗潮性：100小時后，才出現腐蝕，鎂合金基體7小時后就出現全面腐蝕，可見磷酸鋇膜層加SiO₂溶膠凝膠膜層形成的復合膜層大大提高鎂合金零件的抗潮濕性。

與現有技術相比，本發明具有以下優點。

1、復合膜層的表面形貌比單一的磷酸鋇膜層更加平整、致密、均勻，從全浸蝕試驗、點滴試驗、極化曲線測試都表明復合膜層的抗腐蝕性能比單一的磷酸鋇膜層要好。

2、掌握了處理過程中溶液配比、加熱溫度和處理時間的最優化控制，克服了處理過程中溶液不穩定，轉化膜層不均勻、易脫落等難題。

3、復合膜層的制備方法操作簡單方便、通用性強，它可以適用于任何鎂合金材料表面處理；并能顯著提高磷酸鋇膜層的表面質量和抗腐蝕性能，完善了鎂合金化學轉化處理工藝。