專利名稱：鎂合金表面涂裝的無水前處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種鎂合金表面涂裝的前處理方法。
背景技術：
鎂合金是二十一世紀最有應用前景的金屬材料之一，但其耐蝕性差，在很大程度上限制了其應用。因此，鎂合金表面處理在實際應用中是十分必要的。很多文獻都報道了鎂合金的表面處理方法。在眾多的防腐措施中，有機涂層保護技術由于具有工藝簡單、成本低廉、商業(yè)應用前景好等眾多優(yōu)點而倍受人們重視。有機涂層的保護作用主要是在金屬基體和環(huán)境介質間充當阻擋層，阻礙水、離子、 氧氣和電荷傳至基體，阻止腐蝕電路的形成。但是，鎂合金自身的電化學活性以及鑄造導致的缺陷等因素給傳統(tǒng)涂料在鎂合金上的單層直接涂裝帶來了很大的困難，主要表現(xiàn)為以下幾個方面(1)鎂合金的高化學活性使其一遇到空氣或水就在其表面形成一層疏松且呈堿性的氧化物/氫氧化物薄膜，該薄膜會降低后續(xù)有機涂層和基體間的結合質量；同時，鎂合金高的化學活性使得擴散到其界面的水、氧等分子迅速與其發(fā)生反應，與外界形成較大的濃度梯度，加速介質在涂層中的傳輸。(2)鑄造鎂合金件難以避免的表面缺陷和大量的孔洞給表面涂裝造成一定的困難；(3)鎂合金在高溫下的抗蠕變性能普遍很差，限制了傳統(tǒng)高溫烘烤漆在某些鎂合金上的應用。因此，直接在鎂合金表面涂裝難以取得好的防護效果，在鎂合金表面要獲得高附著性、強耐蝕性和漂亮外觀的有機涂層，正確選擇涂裝體系的基底是十分必要的?；瘜W轉化膜處理是鎂合金防腐蝕前處理的有效方法，所形成的轉化膜可以提高基體的耐蝕性，同時還能提高涂裝漆膜的附著性?，F(xiàn)有的鎂合金表面化學轉化膜處理技術通常采用鉻酸鹽溶液處理，但所使用的六價鉻化合物有毒，對環(huán)境造成嚴重的危害。稀土轉化膜是近年來鎂合金無鉻環(huán)保型表面處理工藝的熱門研究領域，因其無毒、無污染而受到廣大研究者的廣泛關注并迅速發(fā)展。但由于鎂基體在水溶液中突出的化學活潑性，使得其在稀土鹽的水溶液中總是優(yōu)先形成疏松的氧化或氫氧化物，導致稀土轉化膜附著力普遍較差，嚴重的影響了該類轉化膜的應用和發(fā)展。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高轉化處理后行形成的轉化膜層的附著力及耐腐蝕性能，并可以提高鎂合金涂裝體系的附著力，實現(xiàn)對鎂及鎂合金的有效防護的鎂合金表面涂裝的無水前處理方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的a.對鎂合金或鎂基體材料表面進行預磨處理，然后再進行拋光；b.將基體材料放入無水乙醇或丙酮溶液中進行超聲處理IOmin ;c.將經(jīng)超聲處理過的基體材料用冷風吹干；d.將基體材料置于轉化液進行轉化處理，所述轉化液由無水乙醇溶劑、稀土鹽和強氧化性促進劑組成；e.經(jīng)轉化處理的基體材料用去離子水沖洗后吹干；f.將基體材料放入植酸溶液中進行后處理10-20min，無水乙醇沖洗后吹干。本發(fā)明還可以包括1、所述轉化液的組成包括稀土鹽l-10g/L、強氧化性促進劑20ml/L，所述稀土鹽為釹、釔或釓的鹽，所述強氧化性促進劑是h202。2、所述轉化處理在20-45 °C的溫度、pH值4_7的條件下進行。3、所述轉化處理的處理時間為5min-40min。4、所述釹鹽為 Nd(NO3)3、釔鹽為 Y(NO3)3、釓鹽為 Gd(NO3) 3。5、轉化液的pH值采用與稀土鹽同種酸根對應的酸進行調節(jié)。6、所述植酸溶液的濃度為5g/L。本發(fā)明主要目的在于通過無水溶劑的使用減少鎂及合金在前處理工序中造成的鎂的氧化和腐蝕，從而提高轉化處理后行形成的稀土鹽轉化膜層的附著力及耐腐蝕性能， 并且以有機溶液作為溶劑可以在轉化膜層表面形成大量的有機官能團，從而提高鎂合金涂裝體系的附著力，實現(xiàn)對鎂及鎂合金的有效防護。為達到上述目的，本發(fā)明的所采用的技術方案的主要特點在于首先，為保證轉化處理的進行，對基體材料表面進行平整化及除油處理，為后續(xù)處理工藝提供足夠好的條件； 然后，放入以無水乙醇為溶劑，由稀土鹽(釹、釔、釓)和強氧化性促進劑組成的轉化溶液中，轉化液需放置在一定溫度的水浴箱中使溶液達到預定溫度，反應一定時間后從溶液中取出，用去離子水沖洗后吹干；再放入植酸溶液中進行后處理，無水乙醇沖洗后吹干。從技術方案可以看出本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明提供的無水轉化前處理方案工藝簡單，易操作性強，且成本低廉，防護效果明顯，滿足經(jīng)濟效益方面的需求。本發(fā)明所提供的無水轉化前處理技術可以明顯提高鎂合金稀土轉化膜的附著力及耐腐蝕性能。本發(fā)明所提供的具有大量有機官能團的無水轉化膜，對提高鎂合金涂裝體系的附著力及耐腐蝕性具有重要的意義。本發(fā)明制備的可溶于無水乙醇的稀土鹽轉化膜為鎂及鎂合金表面提供良好的保護，同時不會對環(huán)境和人體產(chǎn)生任何有害影響，是替代傳統(tǒng)鉻酸鹽轉化膜的理想選擇，具有重要的應用前景。


圖1AZ91鎂合金釹鹽轉化膜處理的掃描電子顯微形貌照片；圖2AZ91鎂合金釓鹽轉化膜處理的掃描電子顯微形貌照片；圖3AZ91鎂合金釔鹽轉化膜處理的掃描電子顯微形貌照片。
具體實施例方式下面舉例對本發(fā)明做更詳細的描述；具體實施方案一本實施方案中所設計的工藝方案如下對基體材料表面進行預磨處理，從300#-2500#，然后再用2. 5的油溶性金剛石拋光膏進行拋光，以使基體材料表面為后續(xù)處理工藝提供足夠好的條件來保證轉化處理的進行；將處理過的樣品放入無水乙醇或丙酮溶液中進行超聲處理IOmin之后用冷風吹干。將制備好的樣品放入轉化液中，該稀土轉化液由5g/LNd (NO3)3和作為促進劑的20ml/L H2O2組成，用無水乙醇為溶劑，用HNO3調節(jié)pH值至4-5之間，然后將該溶液放置在30°C水浴箱中使溶液保溫至30°C，將制備好的樣品放入配置好的轉化溶液中反應5min，反應到達時間后將樣品取出，用去離子水完全沖洗后吹干。放入濃度為5g/L的植酸無水后處理液中，在室溫下反應15分鐘，洗凈吹干。該方案所得的釹鹽轉化膜致密、均勻具有較好的附著力和優(yōu)異得耐蝕性。具體實施方案二 該方案與方案一不同點是稀土轉化液由5g/L Y(NO3)3和作為促進劑的20ml/L H2O2組成，經(jīng)攪拌和調節(jié)pH值后進行20min的轉化反應。本方案結果表明其具有良好的耐蝕性，可以給基體材料提供良好的保護作用。具體實施方案三該方案與方案一不同點是稀土轉化液由10g/L Gd(NO3)3和作為促進劑的20ml/L H2O2組成，經(jīng)攪拌和調節(jié)pH值后進行40min的轉化反應。該方案可制備較厚的轉化膜層。具體實施方案四該方案與方案一不同點是稀土轉化液由5g/L Nd(NO3)3和作為促進劑的20ml/L H2O2組成，經(jīng)攪拌和調節(jié)pH值后在45°C的反應溫度下反應5min后取出樣品。本方案得到的膜層質地均勻，表面裂紋細小，耐蝕性好。具體實施方案五該方案與方案一不同點是稀土轉化液由10g/L Nd(NO3)3和作為促進劑的20ml/L H2O2組成，經(jīng)攪拌和調節(jié)pH值后在45°C的反應溫度下反應20min后取出樣品。該方案的膜層較方案四中的膜層相對厚重一些但表面裂紋相對大一些，耐蝕性較好。具體實施方案六該方案與方案一不同點是稀土轉化液由lg/L Nd(NO3)3和作為促進劑的20ml/L H2O2組成，經(jīng)攪拌和調節(jié)pH值后在45°C的反應溫度下反應40min后取出樣品。具體實施方案七該方案與方案一不同點是稀土轉化液由10g/L Gd(NO3)3和作為促進劑的20ml/L H2O2組成，經(jīng)攪拌和調節(jié)pH值后在45°C下反應5min結束。該反應較前幾種方案反應劇烈，且在短時間內形成相對較厚的膜層，裂紋均勻的分布于膜層。具體實施方案八該方案與方案一不同點是稀土轉化液由5g/L Gd(NO3)3和作為促進劑的20ml/L H2O2組成，經(jīng)攪拌和調節(jié)pH值后在45°C下反應20min生成了厚實的膜層， 而且更像是兩層或三層膜，但彼此間的過渡并不明顯，裂紋細小均勻隨機的分布在各層。具體實施方案九該方案與方案一不同點是稀土轉化液由lg/L Gd(NO3)3和作為促進劑的20ml/L H2O2組成，經(jīng)攪拌和調節(jié)pH值后在45°C下反應40min。具體實施方案十該方案與方案一不同點是將PH值用HNO3調節(jié)到6-7，接近于中性溶液略顯酸性即可，然后將方案一到九按該酸堿度再進行一遍。具體實施方案十一該方案是將上述的十種方案中所用的稀土硝酸鹽換成稀土氯化鹽類后再進行一遍，所不同的是在調節(jié)酸堿度時要用HC1。以上所述僅為本發(fā)明的較好實例，并不是用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均屬于本發(fā)明權限范圍內。
權利要求
1.一種鎂合金表面涂裝的無水前處理方法，其特征是a.對鎂合金或鎂基體材料表面進行預磨處理，然后再進行拋光；b.將基體材料放入無水乙醇或丙酮溶液中進行超聲處理 IOmin ；c.將經(jīng)超聲處理過的基體材料用冷風吹干；d.將基體材料置于轉化液進行轉化處理，所述轉化液由無水乙醇溶劑、稀土鹽和強氧化性促進劑組成；e.經(jīng)轉化處理的基體材料用去離子水沖洗后吹干；f.將基體材料放入植酸溶液中進行后處理10-20min，無水乙醇沖洗后吹干。
2.根據(jù)權利要求1所述的鎂合金表面涂裝的無水前處理方法，其特征是所述轉化液的組成包括稀土鹽l-10g/L、強氧化性促進劑20ml/L，所述稀土鹽為釹、釔或釓的鹽，所述強氧化性促進劑是H2O2。
3.根據(jù)權利要求2所述的鎂合金表面涂裝的無水前處理方法，其特征是所述轉化處理在20-45 °C的溫度、pH值4-7的條件下進行。
4.根據(jù)權利要求3所述的鎂合金表面涂裝的無水前處理方法，其特征是所述轉化處理的處理時間為5min-40min。
5.根據(jù)權利要求4所述的鎂合金表面涂裝的無水前處理方法，其特征是所述植酸溶液的濃度為5g/L。
6.根據(jù)權利要求1-5任何一項所述的鎂合金表面涂裝的無水前處理方法，其特征是 所述釹鹽為稀土釹、釔或釓的硝酸鹽。
7.根據(jù)權利要求1-5任何一項所述的鎂合金表面涂裝的無水前處理方法，其特征是 所述釹鹽為稀土釹、釔或釓的鹽酸鹽。
8.根據(jù)權利要求6所述的鎂合金表面涂裝的無水前處理方法，其特征是轉化液的pH 值采用硝酸進行調節(jié)。
9.根據(jù)權利要求7所述的鎂合金表面涂裝的無水前處理方法，其特征是轉化液的pH 值采用硝酸進行調節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種鎂合金表面涂裝的無水前處理方法。對基體材料表面進行預磨處理；將基體材料放入無水乙醇或丙酮溶液中進行超聲處理；將經(jīng)超聲處理過的基體材料用冷風吹干；將基體材料置于轉化液進行轉化處理，所述轉化液由無水乙醇、稀土鹽和強氧化性促進劑組成；經(jīng)轉化處理的基體材料用去離子水沖洗后吹干；將基體材料放入植酸溶液中進行后處理，無水乙醇沖洗后吹干。本發(fā)明通過無水溶劑的使用減少鎂及合金在前處理工序中造成的鎂的氧化和腐蝕，從而提高轉化處理后行形成的稀土鹽轉化膜層的附著力及耐腐蝕性能，并且以有機溶液作為溶劑可以在轉化膜層表面形成大量的有機官能團，從而提高鎂合金涂裝體系的附著力，實現(xiàn)對鎂合金的有效防護。
文檔編號C23C22/02GK102181851SQ201110100520
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權日2011年4月21日
發(fā)明者劉二寶, 崔秀芳, 楊雨云, 金國, 鐘景高 申請人:哈爾濱工程大學