[发明专利]用于制备镁合金用的铬转化涂层的方法

说明书

发明由来

在此描述的本发明是由美国政府的雇员完成的，因此，为政府目的而由政府或为政府制造和使用本发明不需要支付任何使用费。

发明背景

技术领域

本发明涉及一种用于在镁合金上制备锆-铬转化涂层的方法。所述方法包括使用有效量的酸性水溶液处理所述合金，所述酸性水溶液包含三价铬化合物、六氟锆酸盐和任选的四氟硼酸盐和/或六氟硅酸盐、锌化合物、表面活性剂、润湿剂和/或增稠剂。镁合金的当前表面处理或制备主要基于两种技术，即转化涂层和阳极化。本发明涉及一种如SAE AMS3171(Magnesium Alloy，Processes for Pretreatment and Prevention ofCorrosion On)中详述的转化涂层型镁合金的代用品。使用现有方法和组合物的转化涂层技术主要基于使用六价铬，即一种已知的致癌物和全世界的国防部和商业部门的更换对象。然而，关于集中开发用于镁合金的替代转化涂层，很少有研究和开发已经得到完成。通过使用本发明的酸性溶液，例如在1至10分钟的最少停留时间内产生所沉积涂层(as-deposited coating)的明显颜色变化，即主要根据水溶液的组成和被处理的镁合金，在品蓝至蓝灰色的范围内变化。然后使用自来水或去离子水从处理的合金上充分漂洗未反应的溶液。在使用前无需另外的后处理。使涂层在随后涂敷如涂漆等之前充分干燥。

更具体而言，本发明涉及一种用于预处理或涂敷镁合金以提高其粘附结合和耐腐蚀性能的方法。所述方法包括使用酸性水溶液处理镁合金，所述酸性水溶液包含有效量的至少一种水溶性三价铬化合物、水溶性六氟锆酸盐和任选的至少一种水溶性四氟硼酸盐和/或六氟硅酸盐、至少一种水溶性二价锌化合物和有效量的水溶性增稠剂和/或水溶性表面活性剂。

更具体而言，通常通过使用各种方法和组合物处理镁合金。当前的用于镁合金的高性能处理基于六价铬化学。然而，六价铬是高毒性并且已知的致癌物。因此，用于沉积这些保护性涂层的溶液和涂层本身是有毒的。然而，这些六价铬膜或涂层相对于未处理的镁合金提供优异的粘附和提高的耐腐蚀性。

由于这些原因，环境法、行政命令和地方职业安全和健康(OSH)条例驱使军事和商业用户寻求没有六价铬的处理。在镁合金的情况下，基底金属是相对无毒的。然而，在加入六价铬的情况下，所有组分变得有毒。尽管一些其它的涂层或处理可以不包含六价铬，但是它们的技术性能比六价铬基涂层差。此外，因为条例变严，所以使用六价铬处理变得更昂贵。另外，随着EPA进一步强加限制，这些铬涂层的成本可能变得非常高。因此，尽管现有的六价铬处理在它们的技术性能方面是突出的，因为它们在低的使用成本下对例如油漆和其它涂层提供了增强的腐蚀保护和粘附结合，但是出于生命周期成本、环境和OSH的观点，六价铬涂层被认为对人和环境是有害的。

发明概述

本发明涉及一种用于在环境温度或更高例如高达约120°F的范围内的温度，在镁合金上制备锆-铬转化涂层的方法。更具体而言，本发明涉及一种在镁合金上制备转化涂层以提高它的耐腐蚀性和粘附结合性能的方法。本发明的三价铬法(TCP)包括pH范围在约2.5至5.5并且优选3.7至4.0的酸性水溶液，并且所述酸性溶液的每一升包含约0.01至10g的水溶性三价铬化合物、约0.01至10g的六氟锆酸盐、0.0至5.0g的选自四氟硼酸盐、六氟硅酸盐及它们以任意比率的各种组合中的至少一种氟化合物、0.0至5.0g的至少一种水溶性二价锌化合物、0.0至10g并且优选0.5至1.5g的至少一种水溶性增稠剂和/或0.0至10g并且优选0.5至1.5g的至少一种水溶性非离子、阳离子或阴离子表面活性剂或润湿剂。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于处理镁合金以提高其粘附性和耐腐蚀性的酸性水溶液，所述酸性水溶液包含三价铬化合物、六氟锆酸盐和四氟硼酸盐和/或六氟硅酸盐。

本发明的另一个目的是提供一种用于在镁合金上制备涂层的稳定酸性水溶液，所述酸性水溶液具有在约2.5至5.5的范围内的pH值，并且包含三价铬盐和六氟锆酸盐。

本发明的另一个目的是提供一种用于在约室温且更高温度处理镁合金的稳定酸性水溶液，所述酸性水溶液具有在约3.7至4.0的范围内的pH值，并且包含三价铬，其中所述酸性溶液基本上不含六价铬。

通过参考在结合附图1-5(照片)考虑时的详细描述，本发明的这些和其它目的将变得明显。

附图说明