[发明专利]一种镁合金无铬无裂纹转化膜的成膜溶液及膜层制备方法

说明书

本发明涉及镁合金表面处理技术，具体的说是一种镁合金无铬无裂纹转化膜的成膜溶液及膜层制备方法。所述的成膜溶液为主盐、缓冲剂、成膜促进剂和水的混合溶液，成膜溶液的pH为1.5～5，由磷酸进行调节。所述的无铬无裂纹转化膜制备方法包括脱脂除油、化学转化、水洗三个步骤，每个步骤均在常温下进行。本发明可以节约能源，操作简单，成本低廉，所获得的转化膜由纳米或微米级的球状颗粒堆垛而成，膜层均匀致密，耐腐蚀性能优异。

技术领域

本发明涉及镁合金表面处理技术，具体的说是一种镁合金无铬无裂纹转化膜的成膜溶液及膜层制备方法。

背景技术

镁合金是一种轻质的工程结构材料，具有诸多优良特性，如密度小，比强度高，良好的导电性和电磁屏蔽性等，可应用于汽车、航空航天和3C产品等领域，但镁的化学性质活泼，很容易在各种介质中受到腐蚀。镁合金表面防护措施有阳极氧化、化学转化膜、离子注入、激光表面处理等，其中化学转化膜处理是提高镁合金防腐性能的一种最简单经济的方法。目前，用于镁合金化学转化处理工艺的种类有铬酸盐、磷酸盐、高锰酸盐、锡酸盐、钛酸盐、钒酸盐等。虽然传统的铬酸盐化学转化膜处理工艺由于Cr⁶⁺的“自修复”作用，能够对镁合金基体提供良好的防护，但Cr⁶⁺的致癌性使其在应用上受到限制。而其他类型的无铬化学转化膜处理工艺，如：中国专利申请(公开号CN1598055A)中，镁合金磷化溶液及其磷化工艺成膜后膜层在微观上存在裂纹，不利于耐蚀性能的提高；中国专利申请(公开号CN101469421A、CN102677035A)中，镁合金化学转化膜成膜溶液中含有成本较高的铈盐；中国专利申请(公开号CN101638780A)中，镁合金磷化溶液中含有成本较高的钼酸盐；中国专利申请(公开号CN101603173A)中，锡酸盐转化膜等不能在常温下成膜。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种能在常温下成膜的镁合金无铬无裂纹化学转化膜的成膜溶液及膜层制备方法，该成膜溶液中不含有毒的Cr⁶⁺的和成本较高的钼酸盐、稀土金属盐等，其成膜工艺简单，成膜后膜层均匀致密，对镁合金基体具有良好的防护作用。

本发明的技术方案如下：

一种镁合金无铬无裂纹转化膜的成膜溶液，所述的成膜溶液为含有主盐、缓冲剂、成膜促进剂和水的混合溶液，成膜溶液的pH为1.5～5；其中：

主盐为硫酸钛、氯化钛、氟钛酸钾、氟钛酸钠、硫酸钛酰、钛酸四丁酯、硝酸锆、氟锆酸钾、氟锆酸钠、氟锆酸铵中的一种或两种以上的混合物，主盐的浓度为0.5～30g/L；

缓冲剂为磷酸一氢铵、磷酸二氢铵、磷酸三钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸三钾、磷酸一氢钾、磷酸二氢钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸氢铵、硼酸、硼酸钠中的一种或两种以上的混合物，缓冲剂的浓度为2～50g/L；

成膜促进剂为氟化钠、氟化钾、氟化氢铵、硝酸钠、硝酸钾中的一种或两种以上的混合物，成膜促进剂的浓度为5～50g/L。

所述的镁合金无铬无裂纹转化膜的成膜溶液，成膜溶液的pH值由磷酸调节。

所述的镁合金无铬无裂纹转化膜的成膜溶液，优选的主盐的浓度为0.5～20g/L，缓冲剂的浓度为10～30g/L，促进剂的浓度为10～30g/L。

一种镁合金无铬无裂纹转化膜的膜层制备方法，该方法包括脱脂除油、化学转化、水洗三个步骤，其中：

(1)脱脂除油

将表面机械打磨好的镁合金放入酒精、丙酮或碱性溶液中，在超声波的作用下清洗1～10分钟，温度为室温或常温；

(2)成膜

脱脂除油后的镁合金经流动水清洗后，放入成膜溶液中1～40分钟，温度控制在20～30℃之间；

(3)水洗