一种镁合金表面稀土化学转化膜的封孔方法
【技术领域】
[0001]本发明具体涉及一种镁合金表面稀土化学转化膜的封孔方法，属于镁合金表面处理技术领域。
【背景技术】
[0002]当前，资源和环境已成为人类可持续发展的首要问题，而镁合金作为最轻的金属结构材料，在节能减排方面具有独特的优势;加之高的比强度、比刚度和良好的导热、减震、电磁屏蔽等优异性能，在交通、电子通讯、航空航天、国防军工等领域具有极其广阔的应用前景。然而，镁的化学性质活泼，电极电位很低(-2.37V)，且形成的氧化膜PB比小于I，导致镁合金在应用环境中极易遭到腐蚀破坏，腐蚀问题严重地制约了镁合金的开发和广泛应用。
[0003]提高镁合金抗腐蚀能力最简单的方法是对其进行表面防护处理，而化学转化处理是目前诸多方法中既方便、经济、又有效的表面处理技术，并可为后续的有机喷涂涂层提供良好的基底，提高有机喷涂涂层与基体之间的结合力。目前，最为成熟的化学转化方法是铬酸盐处理法，尽管能够在镁合金表面形成一层性能良好且能显著提高镁合金耐蚀性的转化膜，但是随着人们对于环境保护的重视，这种转化方法由于其中含有六价的铬这一有毒物质而对环境及人体会造成很大的伤害，因此其应用受到很大的限制，因而新的绿色无污染的化学转化方法亟待开发。近年来国内外对于镁合金的无铬化学转化方法做了很多研究，其中稀土转化膜由于对环境无污染而成为其中较为引人注目的一种方法，但是稀土转化膜呈典型的裂片状结构，严重影响了转化膜的连续性，降低了膜层对基体的覆盖度，同时转化膜疏松多孔，与基体的结合力弱。这种裂片状结构主要有两个方面的原因:一方面由于镁合金活泼的化学性质，成膜过程中剧烈的析氢反应产生大量气体，气体在基体表面和膜层中的附着形成了转化膜酥松的结构以及低的结合力，此外部分气泡在基体表面的聚集阻断了成膜溶液和基体的接触，降低了转化膜的成膜效率;另一方面，传统的转化膜采用水作为成膜溶剂，在后期干燥过程中，转化膜失水收缩。上层转化膜厚度相对较大，收缩产生相互贯通的裂纹，降低了转化膜的连续性。专利[CN102181851A]采用乙醇代替水作为成膜溶剂制备稀土铈转化膜，有效避免了反应过快以及干燥失水引起的开裂，但是成膜时间延长，降低了转化膜的成膜效率。专利[CN101113518A]采用硅酸钠、甘酪素进行封孔的方法封堵稀土转化膜的裂纹，提高稀土转化膜的耐蚀性能，但效果不明显。
[0004]因此，现有的镁合金表面稀土化学转化膜处理技术有待进一步改进。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种镁合金表面稀土化学转化膜的封孔方法，解决上述的稀土转化膜裂片状结构，转化膜不连续性，对基体的覆盖度低的问题。
[0006]为达到上述目的，本发明的技术方案是:
本发明所述的一种镁合金表面稀土化学转化膜的封孔方法，包括如下步骤: (1)镁合金预处理
a.打磨抛光:采用不同型号的砂纸及抛光机对镁合金工件进行打磨抛光；
b.脱脂:将镁合金工件置于丙酮溶液中超声处理10-30分钟，功率200-1000W;
c.去离子水洗:将经过脱脂处理的镁合金工件在去离子水中浸泡10-30分钟，热风吹干备用;
d.酸化:将经过去离子水洗的镁合金工件在氢氟酸中浸泡1-5分钟，目的是增强稀土转化膜与基体结合力；
e.去离子水洗:将经过酸化的镁合金工件在去离子水中浸泡10-30分钟，热风吹干备用；
(2)将步骤(I)得到的镁合金预处理工件浸入稀土化学转化膜溶液中浸泡10-60分钟，使镁合金工件表面得到镁合金稀土化学转化膜；
(3)将步骤(2)得到的镁合金工件浸入一定浓度的氧化石墨烯悬浮溶液中20-30分钟，在温度30-60°C下干燥1-3小时，使镁合金工件表面得到氧化石墨烯封孔的镁合金表面稀土化学转化膜。
[0007]优选地，所述镁合金为AZ91D镁合金。
[0008]优选地，所述步骤(2)中所述的稀土化学转化膜溶液由浓度为10_30g/L硝酸稀土、5-30g/L氟化钠、l-10g/L柠檬酸组成。
[0009]优选地，所述步骤(2)中的硝酸稀土为硝酸铈、硝酸钇、硝酸钐中的一种。
[00? O ]优选地，所述步骤(3 )中的氧化石墨稀的浓度为1-5mg/Lo
[0011]本发明的有益效果在于，本发明将镁合金稀土转化膜层浸入氧化石墨烯悬浮液中，氧化石墨烯浸入稀土转化膜微裂纹中，增强了稀土转化膜层的致密性。本发明制备工艺简单，成本价格低廉，适合于不同形状的器件;并且能够显著提高镁合金耐腐蚀性能，与未封孔的稀土转化膜相比，经氧化石墨烯浸泡封孔处理的稀土转化膜的自腐蚀电流密度下降两个数量级以上。
【附图说明】
[0012]图1是本发明实施例3中未封孔的镁合金表面稀土化学转化膜形貌图；
图2是本发明实施例3中氧化石墨烯封孔后的镁合金表面稀土化学转化膜形貌图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和具体实施实例对本发明做进一步详细说明。
[0014]实施例1:
预处理:将镁合金工件进行打磨抛光后置于丙酮溶液中超声处理10分钟，功率200-1000W;然后将得到的镁合金工件在去离子水中浸泡10分钟，热风吹干备用;再将经过去离子水洗的镁合金工件在氢氟酸中浸泡I分钟，目的是增强稀土转化膜与基体结合力;最后将经过酸化的镁合金工件在去离子水中浸泡10分钟，热风吹干备用。
[0015]将预处理得到的镁合金预处理工件浸入由浓度为10g/L硝酸铈、5g/L氟化钠、lg/L柠檬酸组成的稀土化学转化膜溶液中浸泡10分钟，得到镁合金稀土化学转化膜；
最后将得到的镁合金工件浸入lmg/L的氧化石墨烯悬浮溶液中20分钟，在温度30°C左右下干燥I小时，得到氧化石墨烯封孔的镁合金表面稀土化学转化膜，电化学测试表明，合金的腐蚀电流密度比未经过氧化石墨烯封孔处理的降低2个以上数量级。
[0016]实施例2:
预处理:将镁合金工件进行打磨抛光后置于丙酮溶液中超声处理30分钟，功率200-1000W;然后将得到的镁合金工件在去离子水中浸泡30分钟，热风吹干备用;再将经过去离子水洗的镁合金工件在氢氟酸中浸泡5分钟，目的是增强稀土转化膜与基体结合力;最后将经过酸化的镁合金工件在去离子水中浸泡30分钟，热风吹干备用。
[0017]将预处理得到的镁合金预处理工件浸入由浓度为30g/L硝酸铈、30g/L氟化钠、5g/L柠檬酸组成的稀土化学转化膜溶液中浸泡60分钟，得到镁合金稀土化学转化膜；
最后将得到的镁合金工件浸入5mg/L的氧化石墨烯悬浮溶液中30分钟，在温度60°C左右下干燥3小时，得到氧化石墨烯封孔的镁合金表面稀土化学转化膜，电化学测试表明，合金的腐蚀电流密度与未经过氧化石墨烯封孔处理的相比，降低了2个数量级。
[0018]实施例3:
预处理:将镁合金工件进行打磨抛光后置于丙酮溶液中超声处理20分钟，功率200-1000W;然后将得到的镁合金工件在去离子水中浸泡20分钟，热风吹干备用;再将经过去离子水洗的镁合金工件在氢氟酸中浸泡3分钟，目的是增强稀土转化膜与基体结合力;最后将经过酸化的镁合金工件在去离子水中浸泡20分钟，热风吹干备用。
[0019]将预处理得到的镁合金预处理工件浸入由浓度为20g/L硝酸铈、18g/L氟化钠、3g/L柠檬酸组成的稀土化学转化膜溶液中浸泡20分钟，得到图1所示的镁合金稀土化学转化膜；
最后将得到的镁合金工件浸入3mg/L的氧化石墨烯悬浮溶液中25分钟，在温度45 °C左右下干燥2小时，得到图2所示的氧化石墨烯封孔的镁合金表面稀土化学转化膜，电化学测试表明，合金的腐蚀电流密度比未经过氧化石墨烯封孔处理的降低3个数量级。
[0020]由技术常识可知，本发明可以通过其他的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明所包含。
【主权项】
1.一种镁合金表面稀土化学转化膜封孔的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)镁合金预处理 a.打磨抛光:采用不同型号的砂纸及抛光机对镁合金工件进行打磨抛光； b.脱脂:将镁合金工件置于丙酮溶液中超声处理10-30分钟，功率200-1000W; c.去离子水洗:将经过脱脂处理的镁合金工件在去离子水中浸泡10-30分钟，热风吹干备用; d.酸化:将经过去离子水洗的镁合金工件在氢氟酸中浸泡1-5分钟，目的是增强稀土转化膜与基体结合力； e.去离子水洗:将经过酸化的镁合金工件在去离子水中浸泡10-30分钟，热风吹干备用； (2)将步骤(I)得到的镁合金预处理工件浸入稀土化学转化膜溶液中浸泡10-60分钟，使镁合金工件表面得到镁合金稀土化学转化膜； (3)将步骤(2)得到的镁合金工件浸入一定浓度的氧化石墨烯悬浮溶液中20-30分钟，在温度30-60°C下干燥1-3小时，使镁合金工件表面得到氧化石墨烯封孔的镁合金表面稀土化学转化膜。2.根据权利要求1所述的一种镁合金表面稀土化学转化膜封孔的方法，其特征在于，所述镁合金为AZ91D镁合金。3.根据权利要求1所述的一种镁合金表面稀土化学转化膜封孔的方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述的稀土化学转化膜溶液由浓度为10-30g/L硝酸稀土、5-30g/L氟化钠、1-10g/L柠檬酸组成。4.根据权利要求3所述的一种镁合金表面稀土化学转化膜封孔的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的硝酸稀土为硝酸铈、硝酸钇、硝酸钐中的一种。5.根据权利要求1所述的一种镁合金表面稀土化学转化膜封孔的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的氧化石墨稀的浓度为l-5mg/L。
【专利摘要】本发明公开了一种镁合金表面稀土化学转化膜的封孔方法，包括如下步骤：（1）镁合金预处理；（2）将镁合金预处理工件浸入稀土化学转化膜溶液中浸泡10-60分钟，得到镁合金稀土化学转化膜；（3）将步骤（2）得到的镁合金工件浸入一定浓度的氧化石墨烯悬浮溶液中20-30分钟，在温度30-60℃下干燥1-3小时，得到氧化石墨烯封孔的镁合金表面稀土化学转化膜。本发明通过将镁合金稀土转化膜层浸入氧化石墨烯悬浮液，氧化石墨烯浸入稀土转化膜微裂纹中，增强了稀土转化膜层的致密性，解决了稀土转化膜裂片状结构，转化膜不连续性，对基体的覆盖度低的问题，明显提高镁合金稀土化学转化膜的耐蚀性能。
【IPC分类】C23C22/82, C23C22/34
【公开号】CN105624664
【申请号】CN201610146039
【发明人】韩宝军, 杨洋, 古东懂, 黄志娟, 方玲, 杨初斌, 彭光怀, 张小联, 王科军
【申请人】赣南师范学院
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月15日