[发明专利]一种镁合金化学转化膜的成膜溶液及该转化膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金化学转化膜的成膜溶液，还涉及该镁合金化学转化膜的制备方法。

背景技术

镁合金因具有比强度和比刚度高、电磁屏蔽性能优良、易于切削加工、易于回收、且自然储量丰富等优点，广泛应用于汽车、电子通信、航空航天等领域，故被誉为“21世纪的绿色工程材料”。

目前应用最多的镁合金Mg-Al和Mg-Al-Zn系合金在时效过程中会析出不稳定的非连续沉淀Mg₁₇Al₁₂，导致镁合金的蠕变性能和高温力学性能较差，不能应用于温度较高如120℃以上的场合，例如不能用于温度为150-200℃的汽车发动机盖、曲轴箱等动力系统部件，从而对镁合金的蠕变性能和高温力学性能(150℃以上)提出了更高的要求。

目前，出现了基于Mg-Zn系合金在高锌的基础上改善镁合金的综合性能的高强度镁合金。在高锌镁合金中加入铝，可以形成高热强度的Mg₃₂(Al，Zn)₄₉相和与基体共格的MgZn相，从而提高镁合金的高温性能。高锌的Mg-Zn-Al系合金，如AZ88和ZA124具有较高的抗拉强度，尤其是屈服强度较高，因此在市场上非常引人关注。

但高锌镁合金的耐腐蚀性能很差，需要进行有效的表面处理来发挥镁合金的优良性能。通常采用的表面处理方法有化学转化膜处理、阳极氧化、微弧氧化、有机涂层、金属镀层及激光表面改进技术等。其中化学转化膜处理以其工艺简单、成本低廉而被广泛应用，并且该化学转化膜常用来作为色彩丰富的装饰性有机涂层的前处理底层。

比较成熟的镁合金化学转化膜工艺是铬酸盐化学转化膜工艺，但是由于铬酸盐化学转化膜工艺中所使用的主成膜剂含有六价铬离子，该盐具有严重的致癌性及毒性，并且废水很难处理，因此该工艺在实际应用中受到限制。

CN1475602A公开了一种镁合金无铬化学转化膜制备方法及其成膜溶液，所述制备方法包括：1)机械预处理；2)脱脂；3)酸洗；4)活化或整理；5)成膜：将经前处理的镁合金样品浸入成膜溶液中，控制温度为10-100℃，浸泡时间为5-60分钟，保持溶液pH值在1-6范围内，即可获得磷酸盐化学转化膜；6)后处理：浸入碱性水溶液中，温度为15-100℃，浸入时间为3-60分钟，或浸入可溶性稀土盐水溶液中，温度为10-70℃，浸入时间为5-60分钟，将转化膜内层微孔进一步封闭即可得成品。所述成膜溶液的成分由锰盐、磷酸盐、氟化物和水组成。采用该方法可以使高铝含锌镁合金具有良好的耐腐蚀性，且由该方法所得到的化学转化膜的膜层厚度均匀、漆膜附着力强，但该方法不适用于高锌含铝镁合金，且其成膜液中含有氟化物，污染环境。

CN1786270A中公开了一种镁合金表面处理方法，该方法包括脱脂工序、水洗工序、纯水洗工序、酸洗工序、水洗工序、纯水洗工序、氧化工序、水洗工序、纯水洗工序和烘干工序，其中，氧化工序中的化学氧化液含有高锰酸水溶性盐、稀土盐和成膜助剂，该化学氧化液的pH值为1.5-7，温度为333-363K，化学处理时间为1-5分钟。所述稀土盐为硝酸镧、硝酸铈或硫酸铈，所述成膜助剂为硝酸镁或硝酸钠。该处理方法可以使镁合金具有良好的耐腐蚀性，并且环保，但由该方法只适用于AZ(高铝含锌)系镁合金和ZM(高锌含锰)系镁合金，而不适用于ZA(高锌含铝)系镁合金。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的成膜溶液及表面处理方法使形成的镁合金化学转化膜的漆膜附着力较低的缺陷，提供一种使镁合金的化学转化膜的漆膜附着力较高，同时耐腐蚀性和耐磨性均很好的镁合金化学转化膜的成膜溶液，还提供了一种镁合金化学转化膜的制备方法。

本发明提供了一种镁合金化学转化膜的成膜溶液，其中，所述成膜溶液为含有硫酸高铈、硫酸、植酸、缓蚀剂和缓冲剂的水溶液，且所述成膜溶液的pH值为2-6。

本发明还提供了一种镁合金化学转化膜的制备方法，其中，该方法包括将镁合金材料浸入酸洗活化液中进行酸洗活化；然后将酸洗活化后的镁合金材料浸入温度为50-120℃的成膜溶液中1-30分钟，在镁合金材料的表面形成化学转化膜，所述成膜溶液为本发明提供的成膜溶液。

本发明提供的镁合金化学转化膜的成膜溶液以及该转化膜的制备方法，在镁合金表面形成的化学转化膜具有良好的漆膜附着力，耐腐蚀性和耐磨性均很好。并且，膜层表面电阻低，电磁屏蔽性好。

另外，本发明的成膜溶液中不含有铬、氟，以及重金属铅、镉等，减少了对环境的污染，降低了对操作人员身体的伤害，同时降低了废液处理成本。