[发明专利]镁合金表面P-Ca-V复合磷化溶液及化学转化处理方法

说明书

技术领域

本发明提供的是一种金属表面处理工艺技术，具体地说是一种镁合金表面P-Ca-V复合磷化溶液及其化学转化的表面处理工艺方法。

背景技术

随着镁合金在航空航天，通信、汽车、电子工业等领域就用需求的迅速增长，对其耐蚀性的研究受到国内外普遍重视。化学氧化处理是镁合金防腐蚀的重要途径之一，其中开发最早并广泛就用的是以美国DOW化学公司开发的DOW1、DOW7工艺为代表的铬酸盐化学氧化工艺。但由于铬有很强的致癌性，因此铬酸盐处理不符合环保的要求。开发用于取代铬酸盐处理的无铬化学氧化处理工艺与处理液已成为镁化学氧化研究的主要方向。

日、欧、美各国已相继开发了磷酸盐、锰酸盐、钼酸盐处理等镁合金无铬化学氧化新工艺，并开始在生产中推广应用。而国内的研究工作也十分重视镁合金表面磷酸盐系与磷酸盐、锰酸盐系化学溶液与化学转化处理工艺的开发。CN101096761A，CN101191207A和CN101148758A报道了有关镁合金表面磷化溶液(或磷钙系溶液)及其处理的工艺方法的信息。但现有的磷酸盐系化学转化膜往往存在耐蚀性不足的缺点，其耐蚀性通常比铬酸盐膜差，难以通过盐雾试验长时间或较长时间的考核，不能满足3C镁制品(3C指计算机，电子通讯产品和家用电子产品)的采用要求也难以有效取代铬酸盐处理，其主要缺点是膜层疏松多孔，且常含有结晶水，在膜的干燥的过程中，表面发生脱水收缩效应，而形成大量网状裂纹，致使难以维持长期的耐蚀性。

有鉴于此，研究开发一种镁合金表面既无铬环保，又具有较高耐蚀性能有效取代铬酸盐处理的无铬化学转化溶液及其处理工艺，以满足镁制品表面处理的使用要求。

发明内容

本发明的目的在于在几年研究开发的基础上提出一种镁合金表面P-Ca-V复合磷化溶液及其化学转化处理方法，利用本发明的溶液及化学转化处理工艺，能在镁合金表面形成Mg、Al、Ca、V等的复合磷酸盐的保护膜，该保护膜致密完整，无网状裂纹，具有与铬酸盐膜同等的耐蚀性，且与基体结合牢固，可有效替代铬酸盐处理，满足环保的加工和使用要求，应用前景广阔。

本发明提出一种镁合金表面含P-Ca-V的复合磷化溶液及其化学转化处理方法。其特点是无铬环保，转化膜致密无裂纹，具有优良耐蚀性和低电阻率，能有效取代镁合金表面的铬酸盐处理。

本发明提供的镁合金表面P-Ca-V复合磷化液的组成为：质量百分浓度为85％磷酸4～20ml/L、磷酸二氢钠(Na(H₂PO₄)2H₂O)5～30g/L、硝酸钙(Ca(NO₃)₂4H₂O)10～40g/L、苯磺酸钠0.5-10g/L、偏钒酸铵((NH₄)VO₃)0.5-5g/L，余量为水。

在对比文件中，虽然也有钙系磷化溶液的报道，但采用的是磷酸二氢钙，实际上在溶液配置时磷酸二氢钙溶解在水中存在困难，本发明采用硝酸钙替代磷酸二氢钙，容易溶解于水配置迅速方便。

同时本发明所述的复合磷化溶液中加入偏钒酸盐，目的是钒的作用增加化学转化处理成膜的结构致密度，增加表面膜的钝性。而且Ca和V在增强化学转化膜的耐蚀性上起良好的协同作用，使生成的化学转化膜不含结晶水，因而在干固的过程中，避免了因水的蒸发而导致表面膜的龟裂，提高化学转化膜的耐蚀性。

第三，苯磺酸钠起缓蚀剂和润湿剂的作用，它能在金属表面形成薄膜，减少金属表面张力，提高形成的化学转化膜成膜的润湿性，同时可以避免镁合金在复化磷化溶液中腐蚀率太快的现象，以提高化学转化膜与基体的附着力。

本发明提供的镁合金表面P-Ca-V复合磷化学转化技术处理的流程如图1所示。

本发明的前处理采用脱脂—酸洗—碱蚀的三步法工艺，以确保有效清除镁合金表面(特别是压铸件表面)的脱模剂、氧化皮、夹杂等脏物，保持洁净的表面。其中预脱脂和脱脂采用由碳酸钠、磷酸三钠和乳化剂所配制的碱性脱脂剂；酸洗采用由乳酸、酒石酸、苯磺酸钠和缓蚀剂三乙醇铵所配套改革制的有机酸酸洗液，既能抑制镁合金的过腐蚀，又能将附着在镁合金表面的脱模剂、氧化皮等脏物除净，碱蚀采用由氢氧化钠，硝酸钠所配制的强碱性溶液，能有效清除酸洗后沾附在镁合金表面的酸洗产物。

经上述三步法前处理之后，可有效地去除镁合金(特别是压铸件)表面的脏物，得到具有活性的洁净表面，为后续的化学转化的质量提供了良好的前提。

化学转化处理全流程的工艺条件为：