[发明专利]一种表面具有不同重量百分数的三元稀土转化膜的镁合金的制备方法及得到的镁合金

说明书

本发明属于材料腐蚀与防护技术领域，具体涉及一种表面具有不同重量百分数的三元稀土转化膜的镁合金的制备方法及得到的镁合金。本发明通过稀土元素对应氢氧化物的沉淀平衡常数计算相应价态稀土元素在稀土化处理水浴中的添加量进而调控镁合金表面三元稀土转化膜中三种稀土元素的重量百分数。

技术领域

本发明属于材料腐蚀与防护技术领域，具体涉及一种表面具有不同重量百分数的三元稀土转化膜的镁合金的制备方法及得到的镁合金。

背景技术

镁合金用作金属结构材料和金属功能材料都有其独特优点。但是，镁元素位于元素周期表中第三周期第IIA主族，因此金属单质镁还原性/金属性较强、标准电极电位较负，进一步导致以金属单质镁为首要和主要组成元素的镁合金在服役过程中极易发生腐蚀破坏。

在镁合金表面制备防护层可以提高镁合金耐蚀性、延长镁合金服役时间。可实际应用的防护层结构往往比较复杂，其制备前期一个极为重要环节是对镁合金进行表面处理，目前常用的表面处理方法有：化学转化、阳极氧化、微弧氧化、气相沉积、电磁溅射等。相较于其他几种表面处理方法，化学转化处理具有操作便捷、设备简单、成本低廉等优点，是目前应用最广泛的一种表面处理方法。对镁合金进行表面化学转化处理可以在其表面沉积一层化学转化膜。

到目前为止，镁合金表面化学转化处理技术已经历三代：第一代以铬酸盐化学转化处理技术为代表，但是铬元素对生命健康危害极大(致癌致变)，因此铬化处理相关技术已完全被禁用；第二代以磷酸盐化学转化处理技术为代表，但是磷元素对自然环境有不利影响(富营养化)，因此磷化处理相关技术也逐渐被禁用；第三代化学转化处理技术中实际应用最广泛的一种就是稀土化学转化处理技术。

随着稀土化处理技术发展，处理液中只含一种稀土元素并在镁合金表面制得一元稀土转化膜的“单一稀土化处理技术”已经比较成熟，比如：铈(Ce)化处理技术、钆(Gd)化处理技术、镧(La)化处理技术、钕(Nd)化处理技术、镨(Pr)化处理技术、钐(Sm)化处理技术、钇(Y)化处理技术、锆(Zr)化处理技术等；进一步，处理液中含有两种稀土元素并在镁合金表面制得二元稀土转化膜的“双复合稀土化处理技术”也正在不断发展，比如：铈(Ce)化-镧(La)化复合处理技术、铈(Ce)化-钕(Nd)化复合处理技术、铈(Ce)化-锆(Zr)化复合处理技术等。但是，“三复合稀土处理技术”还远远滞后，特别是调控镁合金表面三元稀土转化膜中三种稀土元素含量的技术方法更是存在空白。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种表面具有不同重量百分数的三元稀土转化膜的镁合金的制备方法及得到的镁合金。本发明通过稀土元素对应氢氧化物的沉淀平衡常数计算相应价态稀土元素在稀土化处理水浴中的添加量进而调控镁合金表面三元稀土转化膜中三种稀土元素的重量百分数。

本发明所提供的技术方案如下：

一种表面具有不同重量百分数的三元稀土转化膜的镁合金的制备方法，包括以下步骤：

1)确定要在镁合金表面制备的三元稀土转化膜中三种稀土元素的种类，分别标记为RE₁、RE₂和RE₃，以及三种稀土元素在三元稀土转化膜中的目标重量百分数，对应的标记为WP₁、WP₂和WP₃；

2)获取三种稀土元素在稀土转化膜沉积初期对应稀土氢氧化物的沉淀平衡常数，分别标记为pK_sp1、pK_sp2和pK_sp3；

3)按照下面公式计算出稀土化处理水浴中与稀土转化膜中稀土氢氧化物同一价态的稀土元素的重量占稀土化处理水浴中三种稀土元素总重量的百分数：