专利名称：镁合金表面环保型黑色膜的制备方法及成膜液的制作方法
技术领域：
本发明是关于镁合金表面处理技术，具体地说是一种镁合金表面环保型黑色膜的 制备方法及成膜液。
背景技术：
镁合金主要应用于航天航空、电子及汽车等领域，为了提高镁合金器件的防腐能 力、美化产品外观及满足某些特殊器件表面吸光性的要求，需要将镁合金表面处理成黑色。传统镁合金发黑处理液含六价铬等有毒物质，且需要加温处理。电镀手册[张允 诚等，国防工业出版社，1997年7月第二版，p. 938]介绍了一系列镁合金发黑液的配方，这 些配方中都含有六价铬，处理温度在80°C以上。文献[王伟平，吴向清.电镀与环保，2005， 25 (2) 31-32]报道了一种简单的镁合金黑色化学氧化工艺，但成膜液中也含有六价铬，不符 合环保的要求。中国专利申请号200610034746. X发明了一种镁制品镀黑膜方法，具体是将 镁合金基体作为阳极浸入含有基础液、发黑剂及络合剂的电解液中，在电解液中浸入另一 种金属作为阴极，在两极间加电压放电直至形成黑色膜。此方法存在的弊端是工艺繁琐，成 本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种绿色环保、工艺简单、成本低廉、结合力好、吸光性好、具 有较好防腐蚀能力的镁合金表面环保型黑色膜的制备方法及成膜液。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下一种镁合金表面环保型黑色膜的成膜液，所述成膜液由钼酸盐发黑剂、焦磷酸盐 辅助成膜剂及强酸性活化剂组成，其中钼酸盐发黑剂为钼酸钠、钼酸铵其中的一种或其复配物，其浓度为10-50克/升； 焦磷酸盐辅助成膜剂为焦磷酸钠、焦磷酸钾其中的一种或其复配物，其浓度为1-5克/升； 强酸性活化剂为硫酸、硝酸、磷酸其中的一种或其复配物，其加入量为使成膜液的PH值达 到1. 5-3. 5 ；余量为水。一种镁合金表面环保型黑色膜的制备方法，具体步骤如下(1)黑色膜的制备首先，分别取计量的钼酸盐、焦磷酸盐放入干燥的烧杯中，加入蒸馏水，使其完全 溶解；然后，将溶解好的溶液充分混合在一起，加蒸馏水至所需体积；最后，使用强酸性活 化剂调节溶液的PH值为1. 5-3. 5，配制好成膜液放置待用；(2)成膜处理在室温下，将酸洗后的镁合金样品放入成膜液中，搅拌，5-30分钟后取出，水洗；(3)烘干处理温度50_150°C，时间 5-60 分钟；从而，在镁合金表面形成黑色膜，其厚度为2-6微米。
本发明具有如下创新和优点1、本发明的处理方法避免使用对人体和环境有害的六价铬等物质，属于绿色环保 型工艺。2、本发明溶液成分及操作工艺简单，易于控制，工艺稳定。在室温条件下，将镁合 金制品浸泡在PH为1.5-3.5的钼酸盐成膜液中5-30分钟，表面即可形成美观、耐蚀、吸 光性好的黑色膜层。所制备出的黑色膜色泽均勻，与基体结合力好，吸光率大于94%，经 3. 5wt% NaCl溶液浸泡测试24小时后表面不发生明显腐蚀。3、本发明不但可以满足某些航天航空器件吸光性的特殊需求，还可以满足汽车、 电子领域所用部件美观耐蚀的要求。
图1为本发明镁合金表面黑色膜的扫描电镜图。
具体实施例方式本发明镁合金表面黑色膜的制备方法，其工艺过程为除油一水洗一除锈一水洗一 成膜一水洗一烘干，具体步骤如下(1)前处理包括除油和酸洗两个步骤，每个步骤后都需要水洗。所述除油液是20-100克/升氢氧化钠水溶液。将镁合金样品浸在温度为50-90°C 的除油液中3-30分钟，去除样品表面残余的油脂和污物。所述酸洗水溶液采用的是磷酸二氢盐20-100克/升。将除油后的镁合金样品浸 在酸洗液中5-90秒，室温，去除样品表面的氧化物和锈层。所述磷酸二氢盐是磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵中的一种或其复配物。(2)黑色膜的制备首先，配制好成膜液放置待用。该成膜液主要包括钼酸盐发黑剂、焦磷酸盐辅助成 膜剂及强酸性活化剂。其方法是分别取计量的钼酸盐、焦磷酸盐放入干燥的烧杯中，加入适 量的蒸馏水，使其完全溶解。将溶解好的溶液充分混合在一起，加蒸馏水至所需体积，使用 强酸性活化剂调节溶液的PH值为1. 5-3. 5。所述成膜液中钼酸盐发黑剂为钼酸钠、钼酸铵其中的一种或其复配物，其浓度为 10-50克/升；焦磷酸盐辅助成膜剂为焦磷酸钠、焦磷酸钾其中的一种或其复配物，其浓度 为1-5克/升；调节pH用的强酸性活化剂为硫酸、硝酸、磷酸其中的一种或其复配物，其加 入量为使成膜液的PH值达到1. 5-3. 5 ；余量为水。其次，成膜处理。其方法为室温下将酸洗后的镁合金样品放入成膜液中，搅拌， 5-30分钟后取出，水洗。(3)烘干处理，温度50-150°C，时间5_60分钟，获得色泽均勻，结合力好的黑色膜， 黑色膜的厚度为2-6微米，本发明镁合金表面黑色膜的形貌见图1。 下面结合实施例详述本发明。实施例1样品为ZK60镁合金，其具体操 作步骤如下1、除油除油液为80克/升的氢氧化钠水溶液，温度80°C，时间10分钟，去除镁合金表面残余的油脂和污物；2、酸洗酸洗水溶液采用的是磷酸二氢铵40克/升。将除油后的镁合金样品浸在 室温的酸洗液中30秒，去除样品表面的氧化物和锈层；3、成膜处理成膜液组成为钼酸钠25克/升、焦磷酸钠4克/升、硫酸(加入量为 调节pH = 2. 5)，其余为水。将酸洗后的镁合金样品放入室温下的成膜液中10分钟，取出， 水洗；4、烘干处理100°C烘干15分钟。本实施例最终得到色泽均勻、结合力好的黑色膜层，其厚度为4微米。该黑色膜的 吸光率为95. 2%，将表面有黑色膜的镁合金样品浸泡在3. 5wt% NaCl溶液中24小时后表 面未见明显腐蚀。实施例2 样品为AZ31镁合金，其具体操作步骤如下1、除油除油液为50克/升的氢氧化钠水溶液，温度70°C，时间20分钟，去除镁 合金表面残余的油脂和污物；2、酸洗酸洗水溶液采用的是磷酸二氢钠60克/升。将除油后的镁合金样品浸在 室温的酸洗液中20秒，去除样品表面的氧化物和锈层；3、成膜处理成膜液组成为钼酸铵15克/升、焦磷酸钠2克/升、磷酸(加入量为 调节PH = 2)，其余为水。将酸洗后的镁合金样品放入室温下的成膜液中15分钟，取出，水 洗；4、烘干处理120°C烘干10分钟。本实施例最终得到色泽均勻、结合力好的黑色膜层，其厚度为3微米。该黑色膜的 吸光率为94. 6%，将表面有黑色膜的镁合金样品浸泡在3. 5wt% NaCl溶液中24小时后表 面未见明显腐蚀。实施例3样品为AM60镁合金，与实施例2不同之处在于1、酸洗酸洗水溶液采用的是磷酸二氢钾80克/升。将除油后的镁合金样品浸在 室温的酸洗液中50秒，去除样品表面的氧化物和锈层；2、成膜处理成膜液组成为钼酸钠15克/升、钼酸铵10克/升、焦磷酸钠3克/ 升、硝酸(加入量为调节PH = 3)，其余为水。将酸洗后的镁合金样品放入室温下的成膜液 中20分钟，取出，水洗；3、烘干处理80°C烘干30分钟。本实施例最终得到色泽均勻、结合力好的黑色膜层，其厚度为4. 5微米。该黑色膜 的吸光率为95. 5%，将表面有黑色膜的镁合金样品浸泡在3. 5wt% NaCl溶液中24小时后 表面未见明显腐蚀。实施例结果表明，本发明绿色环保、操作简单、成本低廉，不但可用于对器件有吸 光性要求的航天航空领域，还可用于对器件有耐蚀、美观要求的电子、汽车领域。
权利要求
一种用于制备镁合金表面环保型黑色膜的成膜液，其特征在于所述成膜液由钼酸盐发黑剂、焦磷酸盐辅助成膜剂及强酸性活化剂组成，其中钼酸盐发黑剂为钼酸钠、钼酸铵其中的一种或其复配物，其浓度为10-50克/升；焦磷酸盐辅助成膜剂为焦磷酸钠、焦磷酸钾其中的一种或其复配物，其浓度为1-5克/升；强酸性活化剂为硫酸、硝酸、磷酸其中的一种或其复配物，其加入量为使成膜液的pH值达到1.5-3.5；余量为水。
2.一种镁合金表面环保型黑色膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下(1)黑色膜的制备首先，分别取计量的钼酸盐、焦磷酸盐放入干燥的烧杯中，加入蒸馏水，使其完全溶解； 然后，将溶解好的溶液充分混合在一起，加蒸馏水至所需体积；最后，使用强酸性活化剂调 节溶液的PH值为1. 5-3. 5，配制好成膜液放置待用；(2)成膜处理在室温下，将酸洗后的镁合金样品放入成膜液中，搅拌，5-30分钟后取出，水洗；(3)烘干处理温度50-150°C，时间5-60分钟；从而，在镁合金表面形成黑色膜，其厚度为2-6微米。
全文摘要
本发明是关于镁合金表面处理技术，具体地说是一种镁合金表面环保型黑色膜的制备方法及成膜液。所述成膜液由钼酸盐发黑剂、焦磷酸盐辅助成膜剂及强酸性活化剂组成，钼酸盐发黑剂浓度为10-50克/升；焦磷酸盐辅助成膜剂浓度为1-5克/升；强酸性活化剂加入量为使成膜液的pH值达到1.5-3.5；余量为水。室温条件下将镁合金制品浸泡在pH为1.5-3.5的钼酸盐成膜液中5-30分钟，表面即可形成美观、耐蚀、吸光性好的黑色膜层。该方法绿色环保、操作简单、成本低廉，不但可用于对器件有吸光性要求的航天航空领域，还可用于对器件有耐蚀、美观要求的电子、汽车领域。
文档编号C23C22/42GK101845628SQ20091001086
公开日2010年9月29日 申请日期2009年3月25日 优先权日2009年3月25日
发明者单大勇, 宋影伟, 韩恩厚 申请人:中国科学院金属研究所