[发明专利]镁合金表面涂装的无水前处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种镁合金表面涂装的前处理方法。

背景技术

镁合金是二十一世纪最有应用前景的金属材料之一，但其耐蚀性差，在很大程度上限制了其应用。因此，镁合金表面处理在实际应用中是十分必要的。很多文献都报道了镁合金的表面处理方法。在众多的防腐措施中，有机涂层保护技术由于具有工艺简单、成本低廉、商业应用前景好等众多优点而倍受人们重视。

有机涂层的保护作用主要是在金属基体和环境介质间充当阻挡层，阻碍水、离子、氧气和电荷传至基体，阻止腐蚀电路的形成。但是，镁合金自身的电化学活性以及铸造导致的缺陷等因素给传统涂料在镁合金上的单层直接涂装带来了很大的困难，主要表现为以下几个方面：

(1)镁合金的高化学活性使其一遇到空气或水就在其表面形成一层疏松且呈碱性的氧化物/氢氧化物薄膜，该薄膜会降低后续有机涂层和基体间的结合质量；同时，镁合金高的化学活性使得扩散到其界面的水、氧等分子迅速与其发生反应，与外界形成较大的浓度梯度，加速介质在涂层中的传输。

(2)铸造镁合金件难以避免的表面缺陷和大量的孔洞给表面涂装造成一定的困难；

(3)镁合金在高温下的抗蠕变性能普遍很差，限制了传统高温烘烤漆在某些镁合金上的应用。

因此，直接在镁合金表面涂装难以取得好的防护效果，在镁合金表面要获得高附着性、强耐蚀性和漂亮外观的有机涂层，正确选择涂装体系的基底是十分必要的。

化学转化膜处理是镁合金防腐蚀前处理的有效方法，所形成的转化膜可以提高基体的耐蚀性，同时还能提高涂装漆膜的附着性。现有的镁合金表面化学转化膜处理技术通常采用铬酸盐溶液处理，但所使用的六价铬化合物有毒，对环境造成严重的危害。稀土转化膜是近年来镁合金无铬环保型表面处理工艺的热门研究领域，因其无毒、无污染而受到广大研究者的广泛关注并迅速发展。但由于镁基体在水溶液中突出的化学活泼性，使得其在稀土盐的水溶液中总是优先形成疏松的氧化或氢氧化物，导致稀土转化膜附着力普遍较差，严重的影响了该类转化膜的应用和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高转化处理后行形成的转化膜层的附着力及耐腐蚀性能，并可以提高镁合金涂装体系的附着力，实现对镁及镁合金的有效防护的镁合金表面涂装的无水前处理方法。

本发明的目的是这样实现的：a.对镁合金或镁基体材料表面进行预磨处理，然后再进行抛光；b.将基体材料放入无水乙醇或丙酮溶液中进行超声处理10min；c.将经超声处理过的基体材料用冷风吹干；d.将基体材料置于转化液进行转化处理，所述转化液由无水乙醇溶剂、稀土盐和强氧化性促进剂组成；e.经转化处理的基体材料用去离子水冲洗后吹干；f.将基体材料放入植酸溶液中进行后处理10-20min，无水乙醇冲洗后吹干。

本发明还可以包括：

1、所述转化液的组成包括稀土盐1-10g/L、强氧化性促进剂20ml/L，所述稀土盐为钕、钇或钆的盐，所述强氧化性促进剂是H₂O₂。

2、所述转化处理在20-45℃的温度、pH值4-7的条件下进行。

3、所述转化处理的处理时间为5min-40min。

4、所述钕盐为Nd(NO₃)₃、钇盐为Y(NO₃)₃、钆盐为Gd(NO₃)₃。

5、转化液的pH值采用与稀土盐同种酸根对应的酸进行调节。

6、所述植酸溶液的浓度为5g/L。

本发明主要目的在于通过无水溶剂的使用减少镁及合金在前处理工序中造成的镁的氧化和腐蚀，从而提高转化处理后行形成的稀土盐转化膜层的附着力及耐腐蚀性能，并且以有机溶液作为溶剂可以在转化膜层表面形成大量的有机官能团，从而提高镁合金涂装体系的附着力，实现对镁及镁合金的有效防护。

为达到上述目的，本发明的所采用的技术方案的主要特点在于：首先，为保证转化处理的进行，对基体材料表面进行平整化及除油处理，为后续处理工艺提供足够好的条件；然后，放入以无水乙醇为溶剂，由稀土盐(钕、钇、钆)和强氧化性促进剂组成的转化溶液中，转化液需放置在一定温度的水浴箱中使溶液达到预定温度，反应一定时间后从溶液中取出，用去离子水冲洗后吹干；再放入植酸溶液中进行后处理，无水乙醇冲洗后吹干。

从技术方案可以看出本发明具有以下有益效果：