[发明专利]镁锂合金铈盐及钼酸盐-磷酸盐-氟化锆转化膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种在镁锂合表面形成转化膜的制备方法。

背景技术

目前较多的镁合金的表面改性方面的研究工作主要有表面合金化、气相沉积涂层、激光处理、金属镀层、阳极氧化、化学转化膜等方法。化学转化膜具有操作简单，成本低，适应性广等优点，现有的常用的化学转化有铬酸盐转化、磷酸盐转化、钼酸盐转化、高锰酸盐转化、稀土金属盐转化、锡酸盐转化及有机化学转化等。具有代表性的化学转化处理是铬酸盐转化，铬酸盐转化处理主要采用以铬酐或重铬酸盐为主要成分溶液进行化学处理。由于六价铬有毒，因此研究开发替代铬酸盐转化膜的环保的无铬转化膜具有重要意义。

当前研究的镁合金的无铬转化处理液大多还停留在实验室阶段，而且往往还有溶液消耗快、易沉淀或处理时间长，形成的膜层纤薄、疏松、不均匀等缺点，因而不适合工件的批量处理，真正能实用的工艺很少。因此需要进一步改进无铬转化处理液如研究膜生长促进剂、溶液稳定剂，使其适合大批量的镁合金表面处理。由于现有的无铬转化处理与铬酸盐处理在耐磨性、自修复能力上尚有一定的差距，开发新的无铬转化处理液仍是今后的热点，特别是稀土盐、有机物衍生物处理、复合盐类的无铬转化处理液。总之随着镁合金应用领域的迅速拓宽和人们环境意识的不断增强，镁合金的具有良好外观又具有良好耐蚀性的无铬化学转化处理的研究会越来越多，越来越受到重视。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简便、条件温和，节能、毒害性小且成本低廉，能够较大幅度提高镁锂合金耐蚀性的镁锂合金铈盐及钼酸盐-磷酸盐-氟化锆转化膜的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

镁锂合金经过除油、酸洗、活化后，先在铈盐转化液中，在pH值3-4、温度40℃的条件下进行铈盐转化处理10-15min，在镁锂合金表面形成一层稀土转化膜；再浸入钼酸盐-磷酸盐-氟化锆转化溶液中，在pH值3.7-3.8、温度50℃-55℃的条件下进行转化处理12-15min。

所述铈盐转化液由8g/L硝酸铈、10g/L柠檬酸、2g/L十二烷基硫酸钠、0.2g/L硫脲、0.05g/L氟化钠、双氧水10mL/L和蒸馏水配制而成。

所述钼酸盐-磷酸盐-氟化锆转化溶液由钼酸钠40-50g/L、磷酸二氢钠50-55g/L、柠檬酸钠5-8g/L、氟化钠4-5g/L、硝酸钠1-2g/L、氟化锆10-15g/L和蒸馏水配制而成。

所述铈盐转化液的配制方法为：硝酸铈、柠檬酸、十二烷基硫酸钠、硫脲、氟化钠加水溶解形成溶液，将柠檬酸溶液和十二烷基硫酸钠溶液加入到硝酸铈溶液中得到溶液A，将硫脲溶液和氟化钠溶液加入到溶液A中得到溶液B，将双氧水加入到溶液B中用蒸馏水调至1L。

所述钼酸盐-磷酸盐-氟化锆转化溶液的配制方法为：钼酸钠、磷酸二氢钠、柠檬酸钠、氟化钠、硝酸钠、氟化锆加水溶解形成溶液，磷酸二氢钠溶液加入到钼酸钠溶液中得到溶液C，柠檬酸钠溶液加入到溶液C中得到溶液D，氟化钠溶液加入到溶液D中得到溶液E，硝酸钠溶液加入到溶液E中得到溶液F，氟化锆溶液加入到溶液F中得到溶液G，加蒸馏水稀释到1L，过滤，用冰醋酸调节pH至3.7-3.8。

本发明提供了一种新型的镁锂合金铈盐转化后的钼酸盐-磷酸盐-氟化锆转化膜，是一种镁锂合金双层转化膜体系，传统的钼酸盐转化膜一般用磷酸调节，对镁锂合金耐蚀性能提高幅度不大，仅能使腐蚀电流降低一个数量级。为了提高转化膜的耐蚀性，本发明先在镁锂合金上进行铈盐转化，然后进行钼酸盐-磷酸盐-氟化锆转化，转化溶液的pH值采用冰醋酸调节。采用该方法制得的钼酸盐-磷酸盐-氟化锆转化膜外观平滑、致密、无孔，膜层均匀，呈现棕黑色，用手擦拭膜层表面，膜层不脱离，与基体结合良好，可耐受高温，200℃高温煅烧30min膜层由黑色变为灰色，膜层无明显变化，300℃高温煅烧30min膜层表面鼓泡、起皮、粉化。钼酸盐-磷酸盐-氟化锆转化膜腐蚀电位为-0.302V，而镁锂合金基体的腐蚀电位为-1.6645V，钼酸盐-磷酸盐-氟化锆转化膜腐蚀电位比基体提高1.3625V；钼酸盐-磷酸盐-氟化锆转化膜腐蚀电流为5.643×10^-7A.cm^-2，而镁锂合金基体的腐蚀电流为1.503×10^-3A.cm^-2，钼酸盐-磷酸盐-氟化锆转化膜腐蚀电流比基体降低了4个数量级。转化膜的开路电位-时间曲线表明，转化膜的稳定电位较高，为-0.8567V。