高耐蚀低电阻镁合金钝化液的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种高耐蚀低电阻镁合金钝化液，其中，所述镁合金钝化液为含有磷酸、磷酸二氢钙、硝酸、硅酸钠、十二烷基二甲基胺乙内酯的水溶液。本发明使用钝化液对镁合金表面进行钝化，整个钝化过程中都不需要使用含有六价铬、氟离子等对环境和人体有危害的物质，是一种环保的方法。使用该方法处理过的镁合金表面具有高耐蚀性、良好的结合力以及低表面电阻，其中，中性盐雾测试72小时的腐蚀区域可以达到5％以下，涂装结合力可以达到5B级，表面电阻可低至0.03欧姆。
【专利说明】高耐蚀低电阻镁合金钝化液
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高耐蚀低电阻镁合金钝化液。
【背景技术】
[0002] 镁合金材料属于轻金属，是最轻的金属结构材料，具有较高的比强度和比刚度，对 撞击和振动能量吸收性强，因此，在航空、航天、汽车、仪表、电子等工业上得到越来越广泛 的应用。镁合金正在成为继钢铁、铝之后的第三大金属工程材料，被誉为"21世纪绿色工程 材料"。
[0003] 但是，由于镁合金化学活泼性高、电极电位低，因此耐蚀性很差，需要对其进行表 面处理。目前，镁合金的表面处理溶液可大致分成含有六价铬的溶液（铬酸盐）和不含六价 铬的溶液（非铬酸盐）。使用含有六价铬的处理液处理后的镁合金表面耐蚀性及涂膜附着 性优越，但是所含有的六价铬对人体和环境非常有害。而使用不含六价铬的处理液的工艺 制得的产品的耐蚀性、表面电阻以及结合力都达不到要求。CN 101191207A中公开了一种镁 合金表面钙系钝化溶液及应用该溶液对镁合金表面进行处理的方法，该溶液中含有磷酸二 氢钙、磷酸、硝酸盐和多聚磷酸盐。该方法虽然在一定程度上解决了镁合金的耐蚀性问题， 但是用该溶液处理后的镁合金的电阻只能低到约1欧姆，并且其表面钝化膜与镁合金基体 的结合力不好。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服使用现有技术的镁合金表面钝化处理方法处理后的镁合 金表面电阻较高并且耐蚀性不好的缺点，提供一种能够使镁合金表面电阻较低并且耐蚀性 好的镁合金钝化溶液。
[0005] 本发明提供了一种镁合金钝化液，其中，所述镁合金钝化液为含有磷酸、磷酸二氢 钙、硝酸、硅酸钠、十二烷基二甲基胺乙内酯的水溶液。
[0006] 本发明使用钝化液对镁合金表面进行钝化，整个钝化过程中都不需要使用含有六 价铬、氟离子等对环境和人体有危害的物质，是一种环保的方法。
[0007] 该钝化液中的十二烷基二甲基胺乙内酯能够在钝化过程中不一沉淀，使得氢气不 易停留在镁合金表面，提高镁合金转化膜的致密度。
[0008] 使用该方法处理过的镁合金表面具有高耐蚀性、良好的结合力以及低表面电阻， 其中，中性盐雾测试72小时的腐蚀区域可以达到5%以下，涂装结合力可以达到5B级，表面 电阻可低至0.03欧姆。
【具体实施方式】
[0009] 本发明提供的镁合金钝化溶液为含有磷酸、磷酸二氢钙、硅酸钠、十二烷基二甲基 胺乙内酯的水溶液。
[0010] 其中，所述磷酸的浓度可以为〇. 01-0. 5摩尔/升，优选为0. 05-0. 3摩尔/升；磷 酸二氢钙的浓度可以为5-50克/升，优选为10-40克/升；硅酸钠的浓度可以为0. 5-10克 /升，优选为1-5克/升；十二烷基二甲基胺乙内酯的浓度为可以为0. 01-1克/升，优选为 0. 1-0. 5 克 / 升。
[0011] 为了更好地提高镁合金表面钝化膜的结合力和耐蚀性，该钝化液还可以含有绿原 酸，绿原酸的浓度为〇. 1-15克/升。
[0012] 绿原酸的浓度优选十二烷基二甲基胺乙内酯的浓度的5-10倍。绿原酸可以改善 钙离子成膜过程的致密度，绿原酸与十二烷基二甲基胺乙内酯可以发挥协同作用，获得更 为致密的转化膜。
[0013] 根据本发明提供的镁合金钝化溶液，其中，为了更好地提高镁合金表面钝化膜的 结合力和耐蚀性，可以通过加入浓磷酸或浓的碱性溶液来调节该溶液的pH值，其pH值优选 为1-2,更优选为1.5-1. 8。
[0014] 优选情况下，为了更好地增强镁合金表面钝化膜的结合力，所述活化溶液优选为 含有2-50克/升的次亚磷酸钠。
[0015] 镁合金表面处理方法：包括使用本发明提供的镁合金钝化溶液对镁合金表面进行 钝化。
[0016] 其中，所述对镁合金表面进行钝化的方法可以为将镁合金与所述镁合金钝化液接 触。所述接触的方法可以包括浸泡和/或喷淋，所述接触的条件可以包括：接触的温度可以 为35-55°C，优选为40-50°C，接触的时间可以为10-120秒，优选为15-90秒。所述浸泡和 喷淋的用量只要能够使整个镁合金的表面均与钝化液接触即可。
[0017] 根据本发明提供的镁合金表面处理方法，该方法还可以包括在钝化之前对镁合金 表面进行活化和调整的过程。其中，所述活化和调整的过程可以为任何常规的用于处理镁 合金表面的活化和调整过程，本发明对此没有特别限定。例如，所述活化的方法可以为将镁 合金与活化溶液接触，接触的方法可以为浸泡和/或喷淋，接触的条件可以包括：接触的温 度可以为5-45°C，优选为15-30°c，接触的时间可以为30-500秒，优选为60-180秒；所述调 整的方法可以为将镁合金与调整溶液接触，接触的方法可以为浸泡和/或喷淋，接触的条 件可以包括：接触的温度可以为55-85°C，优选为60-80°C，接触的时间可以为30-500秒，优 选为60-420秒。
[0018] 根据本发明提供的镁合金表面处理方法，该方法还可以包括在活化和调整之前对 镁合金表面进行热脱脂。所述对镁合金表面进行热脱脂的方法可以为将镁合金与热脱脂溶 液接触。所述接触的方法可以包括浸泡和/或喷淋，所述接触的条件可以包括：接触的温度 可以为35-80°C，优选为40-70°C，接触的时间可以为1-15分钟，优选为3-8分钟。
[0019] 所述热脱脂溶液可以为含有3-10克/升的焦磷酸钠、3-10克/升的碳酸钠、3-10 克/升的硅酸钠、3-10克/升的氢氧化钠和0. 1-1克/升的十二烷基硫酸钠的水溶液。
[0020] 根据本发明提供的镁合金表面处理方法，该方法还可以包括在所述热脱脂、活化、 调整和钝化步骤之间用水冲洗镁合金表面。
[0021] 下面，将通过实施例对本发明进行更详细的描述。
[0022] 前处理工艺： 1、热脱脂 将焦磷酸钠、碳酸钠、硅酸钠、氢氧化钠和十二烷基硫酸钠溶于去离子水配制热脱脂溶 液，其中含有焦磷酸钠3克/升、碳酸钠3克/升、硅酸钠3克/升、氢氧化钠3克/升和 十二烷基硫酸钠〇. 2克/升。
[0023] 将上述溶液加热到40°C。然后，将尺寸为10X4X0. 5厘米的AZ91D镁合金铸件 (南京云海特种金属股份有限公司）完全浸入该溶液中，保持溶液的温度为40°C，浸泡2分 钟后将镁合金铸件取出，用去离子水冲洗至无氢氧根离子被检出。
[0024] 2、活化 将乳酸、硼酸和酒石酸溶于去离子水配制活化溶液，其中含有乳酸24克/升、硼酸6克 /升和酒石酸20克/升。用5摩/升的氢氧化钠调节该溶液的pH值为3。
[0025] 将步骤1得到的镁合金铸件完全浸入上述溶液中，溶液的温度为40°C，浸泡5分钟 后将镁合金铸件取出，用500晕升去尚子水冲洗。
[0026] 3、调整 将三聚磷酸钠、氢氧化钠、硝酸钠和焦磷酸钾溶于去离子水配制调整溶液，其中含有三 聚磷酸钠5克/升、氢氧化钠10克/升、硝酸钠2克/升和焦磷酸钾3克/升。
[0027] 将步骤2得到的镁合金铸件完全浸入上述溶液中，溶液的温度为60°C，浸泡6分钟 后将镁合金铸件取出，用500晕升去尚子水冲洗。
[0028] 将镁合金铸件采用上述前处理工艺处理后，使用镁合金钝化液进行钝化。镁合金 铸件完全浸入镁合金钝化液溶液中，溶液的温度为常温，浸泡60秒后将镁合金铸件取出， 用去离子水冲洗至无磷酸根离子被检出。镁合金钝化液的配方如下表所示。干燥后即得到 处理后的镁合金，作标记。
[0029]
【权利要求】
1. 高耐蚀低电阻镁合金钝化溶液，其特征在于，所述的镁合金钝化溶液为含有磷酸、磷 酸二氢钙、硅酸钠、十二烷基二甲基胺乙内酯的水溶液。
2. 根据权利要求1所述的高耐蚀低电阻镁合金钝化溶液，其特征在于，所述的镁合金 钝化溶液还含有绿原酸。
3. 根据权利要求1所述的高耐蚀低电阻镁合金钝化溶液，其特征在于，所述的镁合金 钝化溶液还含有次亚磷酸钠。
4. 根据权利要求1所述的高耐蚀低电阻镁合金钝化溶液，其特征在于，所述的镁合金 钝化溶液的pH值为1-2。
5. 根据权利要求1所述的高耐蚀低电阻镁合金钝化溶液，其特征在于，所述的镁合金 钝化溶液中的各物质的含量为： 磷酸0. 01-0. 5摩尔/升； 磷酸二氢钙5-50克/升； 硅酸钠0. 5-10克/升； 十二烷基二甲基胺乙内酯0.01-1克/升。
6. 根据权利要求1所述的高耐蚀低电阻镁合金钝化溶液，其特征在于，所述的绿原酸 的浓度为〇. 1-15克/升。
7. 根据权利要求1所述的高耐蚀低电阻镁合金钝化溶液，其特征在于，所述的次亚磷 酸钠浓度为2-50克/升。
8. 根据权利要求1所述的高耐蚀低电阻镁合金钝化溶液，其特征在于，所述的绿原酸 的浓度为十二烷基二甲基胺乙内酯的浓度的5-10倍。
【文档编号】C23C22/22GK104233247SQ201410348359
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2014年7月21日
【发明者】吕兵 申请人:上海翔圣化工有限公司