[发明专利]环保型镁合金植酸-铈基复合转化膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁合金植酸-铈基复合转化膜制备工艺方法，属表面加工及涂层技术领域。

背景技术

镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，具有比重小，比强度、比刚度高，阻尼性、切削加工性、铸造性能好等优点，在汽车、机械、航空航天领域以及便携式电子仪表、计算机、手动工具及照相机部件等方面得到日益广泛的应用。但是，镁是极活泼的金属，其极差的耐蚀性成为制约其扩大应用的一个主要因素。化学转化处理为提高镁合金防腐性能的一个经济、有效的方法，由于传统的铬酸盐转化液中含有对环境及人体有害的Cr⁶⁺，已经受到了比较大的应用限制，因此亟待开发环保型的无铬转化处理技术。

钟丽应等采用电化学阻抗谱技术考察了工艺条件对铈基转化膜防腐性能的影响。研究表明，采用优化后的工艺能够在AZ91镁合金表面获得宏观黄色致密、微观具有微小裂纹并分层的膜层，表层Ce含量较高。工艺优化制备的稀土化学转化膜虽然对提高镁合金的耐蚀性能有一定的作用，但浸泡60h后，保护性大大降低。李凌杰等研究了AZ31镁合金铈基转化膜的形成过程以及防腐性能。研究亦表明，铈基转化膜为双层结构，并且内外层的结构有所不同，由此造成了铈基转化膜的附着力较差，其对提高AZ31镁合金的防腐性能的作用有限。

潘复生等研究表明AZ61镁合金植酸转化膜具有较好的防腐性能，镁合金表面形成的为植酸与铝离子的螯合物，提高了镁合金的防腐性能。Liu Jianrui等研究表明相比于裸板所得的植酸转化膜仅使腐蚀电流从4.8mA/cm²降到3.2 mA/cm²，即植酸转化膜对提高镁合金防腐性能的作用有限。此外SEM图像均表明，植酸转化膜表面均存在着较大的裂纹。此裂纹的存在使腐蚀介质很容易与镁合金基体接触，从而降低了植酸转化膜的长效防腐性能。

从以上可以看出，单一的稀土转化膜以及植酸转化膜对提高镁合金的防腐效果还有一定的不足，如何提高转化膜的表面致密性，减小裂纹的大小，目前，已经成为阻碍进一步提高镁合金转化膜的防腐性能的瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有镁合金铈基转化技术及植酸转化技术的不足，将两者相互结合，发挥两者各自的性能优势，制备了内层为植酸转化膜、外层为铈基转化膜的复合转化膜，提高转化膜的致密性以及防腐性能。即开发一种具有更好防腐性能的镁合金环保型铈基-植酸复合转化膜制备技术。

本发明采用的技术方案如下：一种环保型镁合金植酸-铈基复合转化膜，其特征在于，由内层植酸转化膜和外层铈基转化膜复合而成；其中， 

所述内层植酸转化膜的转化液配方及制备工艺为：

植酸浓度      3～8 g·L^-1，

转化时间      30～60 min，

转化温度      30～60 ℃；

所述外层铈基转化膜的转化液配方及制备工艺为：

硝酸铈浓度    0.02～0.10 moL·L^-1，

30%双氧水    4～8  mL·L^-1，

转化时间      10～50 min，

转化温度      30～70 ℃。

所述环保型镁合金植酸-铈基复合转化膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）镁合金样板依次用400#、800#和1200#水砂逐级打磨平整，然后依次用超声波去离子水洗，去离子水漂洗，热风干燥；

（2）将镁合金样板置入植酸溶液中，转化时间为30～60 min，转化温度为30～60 ℃，在镁合金试样生成内层植酸转化膜；

（3）将步骤（2）生成内层植酸转化膜的镁合金试样置于硝酸铈转化溶液中，生成外层铈基转化膜，转化时间为10～50 min，转化温度为30～70 ℃；

（4）转化结束后，将已形成复合转化膜的镁合金板试样取出，并用去离子水漂洗，吹干。

本发明与现有的铬酸盐转化工艺相比，具有如下优点：

①转化液中不含有铬离子，复合配方具有更好的环保性能；

②复合转化试样相比于铬酸盐转化试样具有更好的防腐效果。

③本发明将各具特点的环保型镁合金稀土转化技术工艺、植酸转化技术相结合制备的内层为植酸转化膜、外层为铈基转化膜的环保型协铈基-植酸复合转化试样，进一步提高了镁合金转化膜的防腐性能。