[发明专利]一种镁合金用复合物化学转化膜的成膜处理剂及成膜工艺

说明书

本发明公开了一种镁合金用复合物化学转化膜的成膜处理剂，其成分为水溶液以及不溶于水溶液的还原石墨烯氧化物；其中水溶液中含有0.1～2.5mol/L的锶离子和0.06～1.5mol/L的磷酸根离子，水溶液的pH值为1.5～4.5；还原石墨烯氧化物的浓度为0.1～5mg/L。本发明还公开了一种镁合金用复合物化学转化膜的成膜工艺方法包括步骤：1)对镁合金基体表面进行前处理；2)将镁合金基体浸泡在本发明的成膜处理剂中；3)取出镁合金件并在空气中干燥。本发明还公开了一种镁合金复合物化学转化膜，该复合物化学转化膜由镁合金基体浸泡在本发明的成膜处理剂中形成。本发明所述的镁合金复合物化学转化膜具备优良的耐腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及一种成膜处理剂以及成膜工艺，尤其涉及一种用于镁合金表面的环保型复合物化学转化膜的成膜处理剂及其成膜工艺。

背景技术

镁合金是新兴的轻质材料，因其具有优异的高比强度和比刚度，优良的电磁屏蔽性能，易于切削加工，易于回收且自然储量丰富等诸多优点，因此被广泛地应用在汽车及飞机等制造领域，故而镁合金也被誉为“21世纪的绿色工程材料”。然而，即使镁合金材料的耐腐蚀性要高于纯镁材料的耐腐蚀性，但是，较之于其他合金材料，镁合金仍然存在着耐腐蚀性能较低的不足之处。为此，将镁合金材料作为工程材料广泛地应用于制造领域所要面临的最大的挑战在于如何有效地提高镁合金材料的耐腐蚀性能。需要指出的是，现有技术中诸多已经被证明的对其它金属材料行之有效的降低金属腐蚀行为的方法并不适用于镁合金材料。

表面改性技术作为一种重要的腐蚀保护方法可以通过在镁及其合金材料的表面生成一种具有保护性能的钝性膜来隔离镁合金与腐蚀环境之间的接触，从而改善、提高镁及其合金材料在其服役期间的耐腐蚀性能。通过表面改性处理技术来提高镁及其合金材料的耐腐蚀性能的方法主要包括：化学转化膜、惰性金属电镀涂层、微弧氧化、阳极氧化、杂化材料、有机涂层等等。其中，化学转化膜处理技术具有简单易行、无需特殊设备、适用于结构复杂和大尺度工件等优点。同时，化学转化膜可以大幅度地降低生产制造成本，因此被广泛地应用于相关的生产制造领域。

目前，很多化学转化膜技术已经被陆续开发用来提高镁及其合金材料的耐腐蚀性能。由于现有技术中的各种多样性化学转化膜技术也存在着其各自固有的不足之处，因此无法有效地推广至大规模工业生产领域。例如，锡酸盐、稀土金属盐、离子液体和热熔盐为主要成分的化学转化膜的制备时间超长且原材料高成本；铬酸盐、氟化物以及矾酸盐对人体和自然环境都具有极高的致毒性而被很多国家和地区禁止使用；以硬脂酸为主要成分的化学转化膜需要极高的反应温度。与前述几种化学转化膜技术相比，磷酸盐化学转化膜技术具有生产成本较低和对环境影响较小的优点，因此，比较受到工业生产制造领域的欢迎。然而，现有的磷酸盐化学转化膜技术仅能够对镁及镁合金提供有限的保护能力。另外，有些磷酸盐化学转化膜的溶液成分对于涂覆有化学转化膜的镁合金材料所处的环境要求提出了一定的要求，例如，磷酸钙化学转化膜产品只能在一个酸碱度变化极小的区间内保持稳定，由此极大程度地限制此类化学转化膜技术在工程技术领域的推广使用。

公开号为CN1475602A，公开日为2004年2月18日，名称为“镁合金无铬化学转化膜制备方法及所用成膜溶液”的中国专利文献公开了一种镁合金无铬化学转化膜制备方法及所用的成膜溶液。该制备方法包括：1)机械预处理：研磨，除去异物；2)脱脂：用碱溶液洗涤；3)酸洗：用酸性溶液洗涤，除去表面氧化物；4)活化或整理：在温度为20～60℃情况下采用含氟的酸性溶液去除金属表面极薄的氧化膜及酸洗灰；5)成膜：将经前处理的镁合金样品浸入成膜溶液中，以获得磷酸盐化学转化膜；6)后处理：浸入碱性水溶液，温度为15～100℃，浸入时间为3～60分钟，将转化膜内层微孔进一步封闭即可得成品；所用成膜溶液成分由锰盐、磷酸盐、氟化物和水组成，配比为：1：1～5：0～0.5：10～200。虽然该中国专利文献所公开的成膜溶液具有良好的耐蚀性和漆膜附着性，但是其制备工艺相对复杂，并且在制备过程中需要采用含氟的酸性溶液，由此会对工作环境产生一定的影响。