[发明专利]一种用于镁合金粘接的表面预处理液和预处理方法

说明书

(一)技术领域

本发明属于金属的表面处理领域，特别涉及一种用于镁合金粘接的表面预处理液和预处理方法。

(二)背景技术

镁及其合金由于具有密度小、比强度高、减振性防噪性好，具有良好的导热性和电磁屏蔽能力等优点，在汽车中的应用极具潜力。但是，由于镁合金的熔点低，线膨胀系数和导热率高，与氧、氮的亲和力强等缺点，决定了它在焊接、铆接、螺纹连接等机械连接过程中会产生一系列的困难，限制了镁合金在结构件中的使用。因此，如何解决镁合金之间的连接问题成为镁合金应用的关键技术之一。

粘接是目前广泛使用的一种材料连接方式，适合于任意形状、尺寸和大部分材料的连接。接头面积大，表面光滑，不易产生应力集中，强度高，疲劳性能好，具有良好的耐蚀性能和减震性能。但是经过加工、运输及储存后，金属的表面都会有氧化膜、油污、灰尘等污染物，这些都妨碍粘接剂对金属表面的润湿，因此粘接前必须对金属的表面进行预处理，以达到：(1)清除表面油污，除去疏松且与基体结合强度低的不稳定氧化膜；(2)粗化被粘表面，增大接触面积、增强锚固作用；活化被粘表面，提高表面能；(3)提高粘接剂与表面物质之间的润湿性，为形成化学键结合创造条件；(4)避免或减少存放过程中的表面吸附、溶解和化学反应及因此造成的对表面不利的影响，保护已处理过的表面，避免形成新的弱界面层。因此，粘接前的预处理具有增加材料粘接强度和增加表面耐蚀性能的双重作用。

目前，关于钢铁材料、铝合金材料的粘接表面预处理较为成熟，但镁合金的粘接表面预处理技术研究较少。目前已经开发的镁合金粘接表面预处理工艺，包括(1)脱脂处理工艺；(2)碱洗处理工艺；(3)铬酸处理工艺；(4)NaOH-铬酸处理工艺；(5)重铬酸钠处理工艺；(6)阳极化处理工艺等。这些工艺中，脱脂处理和碱洗处理虽然工艺简单，但仅能清洗掉表面油脂，不能去掉镁合金表面的疏松氧化层、提高镁合金的表面活性。因此粘接强度较低，只能应用于对粘接强度要求较低的非结构件中。铬酸处理、NaOH-铬酸处理和重铬酸钠处理时，铬酸与镁合金表面反应强烈，既可以彻底去除镁合金表面的疏松氧化膜，又可提高镁合金表面活性和粗糙度，是目前公认最好的镁或镁合金板材的粘接预处理工艺。粘接接头的粘接强度较高，可以应用于高强度结构件粘接。但处理液中存在有六价铬离子，环境污染严重，世界各国基本禁止使用。阳极化处理具有提高腐蚀抗力和粘接强度两种功能，但工艺复杂，处理成本较高。虽然已经发展了一些新的镁合金表面处理工艺，如磷酸盐处理工艺、稀土金属盐处理工艺等，但这些前表面处理工艺重点考虑的是如何提高镁合金耐蚀抗力，不以镁合金的粘接应用为目的。因此，当这些预处理工艺应用于粘接时，虽然镁合金的表面耐蚀性能较好，但粘接接头的剪切强度非常低。有必要根据镁合金的性能特点，开发出兼顾粘接性能和耐蚀性能的镁合金表面预处理工艺。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种用于镁合金粘接的表面预处理液和预处理方法，同时保证接头具有高的接头强度以及良好的腐蚀抗力。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于镁合金粘接的表面预处理液，所述的表面预处理液含有以下组分：

磷酸二氢盐10-50g/L；复合促进剂1-5g/L；缓蚀剂0.5-3.0g/L；

其中，所述的复合促进剂由钼酸盐、钨酸盐、硝酸盐混合而成；所述的缓蚀剂为氟化钠。

进一步，钼酸盐∶钨酸盐∶硝酸盐的质量比为1-4∶1-4∶1-4。

处理液PH值不需特意调节，由处理中的磷酸二氢盐的浓度决定，表面预处理液的pH值为4-10。

本发明中，处理液中的磷酸二氢盐具有两个功能，一为磷酸盐成膜提供必需的磷酸根离子，二为处理液提供必要的H⁺离子，保证处理液具有合适的PH值。磷酸二氢盐可以是磷酸二氢钠，磷酸二氢钾或磷酸二氢锌中的一种或两种的混合物，比例不限。优先选用单一的磷酸二氢钠、磷酸二氢钾或二者的混合物。要获得良好的成膜效果，必须严格控制磷酸二氢盐的浓度。