[发明专利]超临界CO2

说明书

超临界CO₂镁合金化学转化膜制备方法。由于Cr(VI)毒性较大，对环境也造成很大的污染，此方法将逐渐被淘汰。化学转化技术逐渐向无铬转化法方向进展，例如钼酸盐处理，磷酸盐处理、硅酸盐处理、锡酸盐处理。本发明的制备方法包括：利用超临界CO₂镁合金化学转化膜制备系统，通过将制膜溶液置于系统的制膜室内，并通过增压装置增压、保温后制得。本发明用于超临界CO₂镁合金化学转化膜制备。

技术领域

本发明涉及镁合金表面处理技术，具体涉及一种超临界CO₂镁合金化学转化膜制备方法。

背景技术

镁单质的密度为1.738g/cm³，仅相当于铝的2/3，钢的1/4，是最轻的金属结构材料。在镁的基础上加入其他合金元素制备的镁合金易于机械加工，比强度和比刚度高，可铸性、可焊性和延展性好，导热、导电能力强，尺寸稳定性高，抗冲击性好，对晶间腐蚀和应力腐蚀的破裂敏感度低等一系列的优点。但是，镁合金的化学性质太活泼了，在潮湿的环境中很容易发生腐蚀现象。而且，镁合金氧化膜的PB比 (即金属氧化时生成金属氧化膜的体积与生成这些氧化膜所消耗金属的体积的比值)小于1，不像Al的氧化膜那样致密而具有保护性。因此，镁合金产品在使用之前大多都需要进行腐蚀与防护的处理。从腐蚀科学的角度来说，镁的标准电极电位E₀=-2.37 V，极易被氧化和发生电化学腐蚀。另一方面，导致镁合金腐蚀的根本原因还在于镁合金表面不能自发地形成具保护性的表面膜，就如同人体内缺少了免疫系统。所以从根本上解决镁合金腐蚀问题的出路在于发展耐蚀镁合金，即“不锈镁”。这与镁合金本身的成分、相组成、微观结构等都紧密相关，但在解决现实的腐蚀问题时，仍需要有一些暂时有效的防护技术。镁合金的表面处理是解决镁合金腐蚀问题最直接最有效的方法。

目前，对于镁合金耐蚀性能的提高主要有两种途径。一种是调整镁合金的成分。如制备高纯镁合金、新型镁合金，以增强合金基体的耐蚀性能。高纯镁合金的制备是将影响镁合金耐蚀性和其他性能的杂质元素在冶炼过程中就排除亦或控制在一定范围内，以得到成分均一的镁合金。Abidin等人通过对高纯Mg、Mg₂Zn_0.2Mn、ZE41以及AZ91镁合金的耐蚀行为进行研究的过程中发现，高纯镁比典型的镁合金具有更好的耐蚀性。Hiroshi等人研究了AM50和AM60镁合金中杂质元素对耐蚀性能的影响，并指出由于Ni、Cu、Fe等杂质元素的超标，导致了镁合金的耐蚀性快速下降。此外，杂质元素的含量对AM镁合金的耐蚀性能影响很大，其耐蚀性随Fe/Mn比的增加而降低。新型镁合金主要是指稀土镁合金以及镁合金微晶/纳米晶晶转变等。丁等人报道的高性能稀土镁合金在提高合金力学性能的同时，耐蚀性能也得到了改善，并且指出，稀土元素的加入会细化合金中的第二相，并且稀土元素与合金中的Al元素结合形成新的稀土相，进而提高镁合金的腐蚀电位、降低其腐蚀电流密度，显著降低镁合金的腐蚀速率。Li等人制备出了微晶/纳米晶AZ91D镁合金和纯镁膜层，研究结果表明镁合金的耐蚀性能由于其晶体纳米化而得到明显的提高。对钝化膜形成机理的研究还表明，对于钝化膜的生长过程，铸态纯镁和微晶化纯镁是明显不同的：铸态纯镁是以溶解-沉积方式生长，即在钝化膜破裂后以离子迁移方式生长；微晶化纯镁则是在溶解-生长之后直接以离子迁移方式生长，即钝化膜没有出现过破裂。纯镁钝化膜中的载流子密度和膜内缺陷处扩散系数在微晶化后变小，从而使纯镁耐点蚀的性能得到明显改善。