[发明专利]一种镁合金皮膜剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属表面处理技术领域，具体来讲是关于对镁合金表面处理的皮膜剂及其使用方法。

背景技术

镁是一种具有银白色金属光泽的金属，在工业中是常用的轻金属，主要以镁合金为主。镁合金是以镁为主要成分再添加少量其它元素组合而成的合金，可显著改善镁的理化性质和力学性能。镁合金有非常高的强度和抗冲击能力，优于铝合金和钢体结构等。此外，镁合金还有良好的压铸性能、抗震减噪性能和优越的抗电磁干扰作用。主要用于航空航天、化工、运输等民用工业部门和军工领域。又由于镁合金具有很好的触摸质感和金属外观，散热效果相当优越，还经常用做金属外壳，如：手机、电脑等电子产品，家用电器以及汽车外壳等，成为非常重要的工业材料。

镁的金属性非常活泼且电极电位低，因而具有极高的化学和电化学活性。镁和镁合金与其它金属接触时通常会发生电流腐蚀；镁和镁合金的表面在空气中非常容易被大气腐蚀。这就使得镁合金的优良性能得不到充分发挥，对镁合金的后期涂装也非常不利，从而限制了镁合金在工业中的广泛应用，所以，要解决镁合金的腐蚀问题，同时还满足镁合金的美化装饰功能以及延长使用寿命，对镁合金表面的处理是非常必要的。

镁合金表面防腐处理常用的方法主要有化学转化膜、电镀、微弧氧化和电泳等，其中化学转化膜处理即化成处理工艺较为简便且最为常用。以往成熟的化成处理技术主要采用六价铬离子，其强氧化性在镁合金表面形成一层致密的保护膜，性质十分稳定、抗腐蚀性强，有机涂膜之间的结合性能优良，又因价格低廉而被广泛使用。但六价铬离子是毒性极强且可致癌的重金属离子，严重污染生态环境和危害人类健康。由于人们对环保意识的逐渐增强，在本世纪初，欧盟签署了一项法令，严禁在金属、电子材料和零部件中使用六价铬。因此，环保无毒的镁合金化成处理工艺是现在的主要研究方向和热点。

近年来，镁合金磷化皮膜在镁合金表面无铬化化成处理的应用研究中得到了一定的进展，直至目前仍不断有新的化成技术涌现，如：镁合金磷化、锰钙系磷化、三价铬和有机膜混合化成等。镁合金磷化技术以磷酸和磷酸二氢盐为主要成分，制备镁合金皮膜剂对环境污染较小，但化成效果稍有不足。但在此基础上加入锌离子和少量硝酸盐，可使得化成效果明显加强，但其对环境有了一定的污染。在磷化液中加入钙离子，可形成较好的络合物皮膜，且污染较小。因此，镁合金皮膜剂主要研究方向是不仅可达到具有六价铬离子的化成效果，增强防腐蚀性能，而且要具有绿色环保的作用，才具有非常好的应用前景和社会效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保且耐腐蚀性能强的镁合金皮膜剂，其包含磷酸、磷酸二氢盐、钙盐或锰盐、偏钒酸盐的水溶液。

本发明的镁合金皮膜剂包含以下组分：

磷酸，其质量分数为85％，用量为1～15％，优选1～8％。

磷酸二氢盐，选自磷酸二氢钾和磷酸二氢钠中的一种或几种；其用量为1～20％，优选5～10％。

钙盐或锰盐，选自磷酸钙、磷酸锰中的一种或几种；其用量为1～25％，优选5～18％。

偏钒酸盐，选自偏钒酸钠、偏钒酸钾或偏钒酸铵中的一种或几种；其用量为0.1～1.0％，优选0.1～0.2％。

溶剂为水。

该镁合金皮膜剂的优选组分为：

磷酸                     1～8％；

磷酸二氢盐               5～10％；

钙盐或锰盐               5～18％；

偏钒酸盐                 0.1～0.2％；

溶剂为水。

本发明的镁合金皮膜剂的制备步骤如下：

(1)先将磷酸溶于一定量水，形成磷酸溶液；

(2)将钙盐或锰盐加入到步骤(1)的磷酸溶液中并不断搅拌使其完全溶解；

(3)最后向步骤(2)加入磷酸二氢盐和偏钒酸盐，搅拌混合使其完全溶解，加水定容即可得到镁合金皮膜剂。比重为1.35±0.05kg/L。

本发明的镁合金皮膜剂中，磷酸二氢盐是镁合金皮膜剂化成的主要成分，在镁合金表面可以转化形成一层致密的保护膜；磷酸可调整溶液中的酸度在一定的pH值范围内，钙离子或锰离子可形成络合离子，在镁合金表面形成耐腐蚀性能更强的混合型保护膜；少量的偏钒酸盐作为成膜促进剂具有加快镁合金皮膜的形成作用，同时还使皮膜结晶细致均匀。

本发明的镁合金皮膜剂可用于对镁合金进行表面处理，其使用流程及方法如下：