[發明專利]一種鎂合金無鉻無裂紋轉化膜的成膜溶液及膜層制備方法

在審

• 申請號: 201710708239.8
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN109402621A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 楊延格;李麗華;張濤;于寶興;張書第;張春艷;王福會
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C23C22/36
• 分類號: C23C22/36;C23C22/08;C23C22/78
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明涉及鎂合金表面處理技術，具體的說是一種鎂合金無鉻無裂紋轉化膜的成膜溶液及膜層制備方法。所述的成膜溶液為主鹽、緩沖劑、成膜促進劑和水的混合溶液，成膜溶液的pH為1.5～5，由磷酸進行調節。所述的無鉻無裂紋轉化膜制備方法包括脫脂除油、化學轉化、水洗三個步驟，每個步驟均在常溫下進行。本發明可以節約能源，操作簡單，成本低廉，所獲得的轉化膜由納米或微米級的球狀顆粒堆垛而成，膜層均勻致密，耐腐蝕性能優異。

技術領域

本發明涉及鎂合金表面處理技術，具體的說是一種鎂合金無鉻無裂紋轉化膜的成膜溶液及膜層制備方法。

背景技術

鎂合金是一種輕質的工程結構材料，具有諸多優良特性，如密度小，比強度高，良好的導電性和電磁屏蔽性等，可應用于汽車、航空航天和3C產品等領域，但鎂的化學性質活潑，很容易在各種介質中受到腐蝕。鎂合金表面防護措施有陽極氧化、化學轉化膜、離子注入、激光表面處理等，其中化學轉化膜處理是提高鎂合金防腐性能的一種最簡單經濟的方法。目前，用于鎂合金化學轉化處理工藝的種類有鉻酸鹽、磷酸鹽、高錳酸鹽、錫酸鹽、鈦酸鹽、釩酸鹽等。雖然傳統的鉻酸鹽化學轉化膜處理工藝由于Cr⁶⁺的“自修復”作用，能夠對鎂合金基體提供良好的防護，但Cr⁶⁺的致癌性使其在應用上受到限制。而其他類型的無鉻化學轉化膜處理工藝，如：中國專利申請(公開號CN1598055A)中，鎂合金磷化溶液及其磷化工藝成膜后膜層在微觀上存在裂紋，不利于耐蝕性能的提高；中國專利申請(公開號CN101469421A、CN102677035A)中，鎂合金化學轉化膜成膜溶液中含有成本較高的鈰鹽；中國專利申請(公開號CN101638780A)中，鎂合金磷化溶液中含有成本較高的鉬酸鹽；中國專利申請(公開號CN101603173A)中，錫酸鹽轉化膜等不能在常溫下成膜。

發明內容

鑒于此，本發明的目的在于提供一種能在常溫下成膜的鎂合金無鉻無裂紋化學轉化膜的成膜溶液及膜層制備方法，該成膜溶液中不含有毒的Cr⁶⁺的和成本較高的鉬酸鹽、稀土金屬鹽等，其成膜工藝簡單，成膜后膜層均勻致密，對鎂合金基體具有良好的防護作用。

本發明的技術方案如下：

一種鎂合金無鉻無裂紋轉化膜的成膜溶液，所述的成膜溶液為含有主鹽、緩沖劑、成膜促進劑和水的混合溶液，成膜溶液的pH為1.5～5；其中：

主鹽為硫酸鈦、氯化鈦、氟鈦酸鉀、氟鈦酸鈉、硫酸鈦酰、鈦酸四丁酯、硝酸鋯、氟鋯酸鉀、氟鋯酸鈉、氟鋯酸銨中的一種或兩種以上的混合物，主鹽的濃度為0.5～30g/L；

緩沖劑為磷酸一氫銨、磷酸二氫銨、磷酸三鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸三鉀、磷酸一氫鉀、磷酸二氫鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸氫銨、硼酸、硼酸鈉中的一種或兩種以上的混合物，緩沖劑的濃度為2～50g/L；

成膜促進劑為氟化鈉、氟化鉀、氟化氫銨、硝酸鈉、硝酸鉀中的一種或兩種以上的混合物，成膜促進劑的濃度為5～50g/L。

所述的鎂合金無鉻無裂紋轉化膜的成膜溶液，成膜溶液的pH值由磷酸調節。

所述的鎂合金無鉻無裂紋轉化膜的成膜溶液，優選的主鹽的濃度為0.5～20g/L，緩沖劑的濃度為10～30g/L，促進劑的濃度為10～30g/L。

一種鎂合金無鉻無裂紋轉化膜的膜層制備方法，該方法包括脫脂除油、化學轉化、水洗三個步驟，其中：

(1)脫脂除油

將表面機械打磨好的鎂合金放入酒精、丙酮或堿性溶液中，在超聲波的作用下清洗1～10分鐘，溫度為室溫或常溫；

(2)成膜

脫脂除油后的鎂合金經流動水清洗后，放入成膜溶液中1～40分鐘，溫度控制在20～30℃之間；

(3)水洗