专利名称：镁合金化学转化膜制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属表面处理工艺，特别是涉及一种用于镁和镁合金的无铬酸盐抗腐蚀处理工艺。
背景技术：
镁合金是目前最轻的金属工程材料，其密度为1.74g/cm3，仅为铝的2/3、铁的1/4，同时具有比强度高，加工性能好的特点，在汽车、摩托车、航空航天、电子IT、军工产品等方面有着广阔的应用前景，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。但是，镁的化学性质活泼，稳定性低，标准电极电位较负(-2.36eV)，耐蚀性极差，即使在室温下也会在空气中发生氧化，表面氧化膜疏松且呈碱性，其pH值大约为10.5，不利于涂装。因此，耐蚀性差成为制约其发挥结构性能优势的一个主要因素。进行适当的表面处理以增强其耐蚀性有着重要的意义。
镁合金的化学表面处理有化学转化、阳极氧化、等离子微弧阳极氧化和金属镀层等。转化膜是通过电化学或化学方法在基体金属表面形成一层由氧化物、铬化物、磷化物和其他一些化合物组成的表面膜。对于镁合金，转化膜具有一定的防护装饰性，同时也可作为其他处理方法的前处理工序。转化膜是通过在基体金属与环境之间形成溶解度低的阻挡层或具有缓蚀性能的化合物膜层防止集体腐蚀。化学转化膜很薄，对化学转化膜的耐蚀性研究表明，化学转化膜只能减缓腐蚀速度，并不能有效防止腐蚀。
目前，有许多不同类型的转化膜，包括铬酸盐转化膜、磷酸-高锰酸钾转化膜、氟锆酸盐转化膜、锡酸盐转化膜等。现有转化膜的主要缺点就是处理液含有有毒的化学物质。传统的转化膜处理液都是基于铬的各种化合物，铬有很强的致癌性。随着环保意识的增强，开发环保型处理液已成为必然。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，而提供一种操作简单、成本低，适于批量生产的不含铬酸盐的用于镁和镁合金产品的镁合金化学转化膜制备工艺，以满足环保要求。
为实现上述目的，本发明提供一种镁合金化学转化膜制备工艺，该工艺包括如下步骤a、用氢氧化钠溶液或含氢氧化钠的磷酸钠、碳酸钠及硅酸钠溶液中的一种或多种的混合溶液对镁或镁合金进行脱脂处理；b、用磷酸和磷酸钠的混合溶液将经脱脂处理的镁或镁合金进行酸洗处理；c、用氢氟酸和磷酸钠的混合溶液对经酸洗的镁或镁合金进行活化处理；d、用六水硝酸钙、亚硝酸钠、碘化钠、双氧水的混合溶液对活化后的镁或镁合金进行化成处理；e、用去离子水对化成处理后的镁或镁合金进行封孔。
步骤a中，所述混合溶液的各组分的重量百分比含量如下氢氧化钠0.5～2％磷酸钠 2～4％碳酸钠 1～2％硅酸钠 1～2％余量为水；上述各组分的浓度分别为
氢氧化钠10g/L～20g/L磷酸钠 35g/L～45g/L碳酸钠 13g/L～17g/L硅酸钠 13g/L～17g/L。
脱脂处理的温度为60℃～70℃，脱脂时间为2分钟～5分钟。
步骤b中，磷酸的重量百分比含量为1～3％，浓度为18ml/L～22ml/L；磷酸钠的重量百分比含量为0.5～2％，浓度为10g/L～20g/L；酸洗时间为40秒～80秒。
步骤c中，氢氟酸的重量百分比含量为1～2％，浓度为14ml/L～16ml/L；磷酸钠的重量百分比含量为0.5～2％，浓度为10g/L～20g/L；活化时间为90秒～150秒。
步骤d中，所述混合溶液的各组分的重量百分比含量如下六水硝酸钙1～2％亚硝酸钠 5～6％碘化钠1.5～2.5％双氧水2.5～4％上述各组分的浓度分别为六水硝酸钙22～23g/L亚硝酸钠 62～66g/L碘化钠23～25g/L双氧水35～45ml/L。
化成处理的温度为45℃～55℃，化成时间为10分钟～18分钟。
步骤e中，封孔处理的水温为80℃～90℃，时间为2分钟～5分钟。
本发明的贡献在于，由于在处理液中不含铬化合物，而使用了无铬酸盐，因而消除了有毒物质可能对环境造成的危害，具有明显的环保效果。由本发明的方法制备的转化膜抗腐蚀能力较好，附着力可满足涂装要求。同时本发明还具有工艺及操作方法简单，成本低廉，适于批量生产等特点。
具体实施例方式
本发明的镁合金化学转化膜制备工艺的步骤包括脱脂、水洗、酸洗、水洗、活化、水洗、化成、封孔及烘干，其具体步骤如下a、脱脂用重量百分比为1％，浓度为15g/L的氢氧化钠、重量百分比为3％，浓度为40g/L的磷酸钠、重量百分比为1.5％，浓度为15g/L的碳酸钠及重量百分比为1.5％，浓度为15g/L的硅酸钠组成混合溶液，在65℃的温度对镁或镁合金进行脱脂处理3分钟。脱脂后可用去离子水多次冲洗，将残留在镁或镁合金工件上的脱脂液冲洗干净。
b、酸洗用重量百分比为2％，浓度为20ml/L的磷酸和重量百分比为1％，浓度为15g/L的磷酸钠组成混合溶液，在室温下将经脱脂处理的镁或镁合金进行酸洗处理1分钟，然后用超声波清洗5分钟。
c、用重量百分比为1.5％，浓度为15ml/L的氢氟酸和重量百分比为1％，浓度为15g/L的磷酸钠组成混合溶液，在室温下对经酸洗的镁或镁合金进行活化处理2分钟，活化处理后用去离子水多次冲洗，将镁或镁合金工件上的残留液冲洗干净。
d、用重量百分比为1.5％，浓度为22g/L的六水硝酸钙、重量百分比为5.5％，浓度为64g/L的亚硝酸钠、重量百分比为2％，浓度为23g/L的碘化钠、重量百分比为3％，浓度为40ml/L的双氧水组成混合溶液，在50℃的温度对活化后的镁或镁合金进行化成处理15分钟，至PH值达7.0～7.2。化成时间延长，则膜厚增加，抗腐蚀性能提高，相应的附着力下降。
e、封孔用温度为85℃的去离子水对化成处理后的镁或镁合金进行封孔处理3分钟。
封孔后按常规工艺烘干即可由上述工艺制备的转化膜中靠近镁或镁合金基体层的主要成分为基体金属氧化物；中间层和最外层为金属氧化物、氧化亚钙、四氧化三钙和三氧化二钙。封孔后的转化膜为灰白色，抗腐蚀能力较好，附着力可满足涂装要求。
权利要求
1.一种镁合金化学转化膜制备工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤a、用氢氧化钠溶液或含氢氧化钠的磷酸钠、碳酸钠及硅酸钠溶液中的一种或多种的混合溶液对镁或镁合金进行脱脂处理；b、用磷酸和磷酸钠的混合溶液将经脱脂处理的镁或镁合金进行酸洗处理；c、用氢氟酸和磷酸钠的混合溶液对经酸洗的镁或镁合金进行活化处理；d、用六水硝酸钙、亚硝酸钠、碘化钠、双氧水的混合溶液对活化后的镁或镁合金进行化成处理；e、用去离子水对化成处理后的镁或镁合金进行封孔。
2.如权利要求1所述的镁合金化学转化膜制备工艺，其特征在于，步骤(a)中，所述混合溶液的各组分的重量百分比含量如下氢氧化钠 0.5～2％磷酸钠 2～4％碳酸钠 1～2％硅酸钠 1～2％余量为水；上述各组分的浓度分别为氢氧化钠 10g/L～20g/L磷酸钠 35g/L～45g/L碳酸钠 13g/L～17g/L硅酸钠 13g/L～17g/L。
3.如权利要求2所述的镁合金化学转化膜制备工艺，其特征在于，步骤(a)中，脱脂处理的温度为60℃～70℃，脱脂时间为2分钟～5分钟。
4.如权利要求1所述的镁合金化学转化膜制备工艺，其特征在于，步骤(b)中，磷酸的重量百分比含量为1～3％，浓度为18ml/L～22ml/L；磷酸钠的重量百分比含量为0.5～2％，浓度为10g/L～20g/L；酸洗时间为40秒～80秒。
5.如权利要求1所述的镁合金化学转化膜制备工艺，其特征在于，步骤(c)中，氢氟酸的重量百分比含量为1～2％，浓度为14ml/L～16ml/L；磷酸钠的重量百分比含量为0.5～2％，浓度为10g/L～20g/L；活化时间为90秒～150秒。
6.如权利要求1所述的镁合金化学转化膜制备工艺，其特征在于，步骤(d)中，所述混合溶液的各组分的重量百分比含量如下六水硝酸钙 1～2％亚硝酸钠 5～6％碘化钠 1.5～2.5％双氧水 2.5～4％上述各组分的浓度分别为六水硝酸钙 22～23g/L亚硝酸钠 62～66g/L碘化钠 23～25g/L双氧水 35～45ml/L。
7.如权利要求6所述的镁合金化学转化膜制备工艺，其特征在于，步骤(d)中，化成处理的温度为45℃～55℃，化成时间为10分钟～18分钟。
8.如权利要求1所述的镁合金化学转化膜制备工艺，其特征在于，步骤(e)中，封孔处理的水温为80℃～90℃，时间为2分钟～5分钟。
全文摘要
一种镁合金化学转化膜制备工艺，该工艺包括如下步骤a.用氢氧化钠溶液或含氢氧化钠的磷酸钠、碳酸钠及硅酸钠溶液中的一种或多种的混合溶液对镁或镁合金进行脱脂处理；b.用磷酸和磷酸钠的混合溶液将经脱脂处理的镁或镁合金进行酸洗处理；c.用氢氟酸和磷酸钠的混合溶液对经酸洗的镁或镁合金进行活化处理；d.用六水硝酸钙、亚硝酸钠、碘化钠、双氧水的混合溶液对活化后的镁或镁合金进行化成处理；e.用去离子水对化成处理后的镁或镁合金进行封孔。本发明由于在处理液中不含铬化合物，因而消除了有毒物质可能对环境造成的危害。本发明还具有工艺及操作方法简单，成本低廉，适于批量生产等特点。
文档编号C23C22/78GK1880503SQ20051003531
公开日2006年12月20日 申请日期2005年6月13日 优先权日2005年6月13日
发明者肖美群 申请人:比亚迪股份有限公司