本发明涉及金属材料表面处理技术领域，具体涉及镁锂合金离子液体化学转化溶液及形成导电氧化膜的方法。
背景技术：
镁锂合金具有超轻、高比强度、高比模量、优异的刚性、导电、导热、突出的减震性能、可焊接，良好的机械加工及冷成型能力。与普通镁合金相比较，镁锂合金具有更低的密度，其密度一般为1.3g/cm3～1.6g/cm3；与钢铁、钛合金、铝合金、工程塑料、碳纤维复合材料相比，镁锂合金有着更好的减震及电磁屏蔽性能，更具有明显的优势。航天领域结构减重“克克计较”，航天飞机的重量每减轻1kg，其发射成本费用就可以减少15000美元；战机构件重量若减轻15％，则可缩短飞机滑跑距离15％，增加航程20％，提高有效载荷30％。镁锂合金的使用，可实现结构减重，提高机动性和灵活性，已经成为最具减重潜力的金属结构材料。
在航空航天领域，产品在组装、运输过程中处在严格受控的环境下，其防腐蚀等防护要求主要是满足产品发射前在地面完成的各种环境试验的要求。镁锂合金材料电位低，非常活泼，其耐蚀性能很差，其裸材在大气环境中会发生严重腐蚀，无法满足产品使用要求。因此，一般应在镁锂合金材料表面进行防腐导电处理。目前的防腐导电处理方式主要是以表面氧化作为涂层，其导电性能否成功应用的关键是化学转化膜层本征的导电特性。化学转化后表面机械性能性是另一个需要解决的问题，特别是在需要加工、装配、存贮时，产品和外界接触碰撞环节比较多，而镁锂合金本身耐磨性非常差，这样很容易就会在合金表面产生划痕，如果不进行返工及时损伤修复，就会加速材料的表面腐蚀速率，带来庞大的工作量，所以需要开展特殊的表面导电防护处理。因此，有必要选择一种适合镁锂合金表面导电化学转化的氧化工艺。
离子液体作为电化学反应的介质溶剂，与水性溶剂相比，具有独特优势，如不挥发、稳定、毒性小、对有机物和无机物均有良好的溶解性、高的电导性和宽的电化学窗口等，使得化学转化化合物沉积制备导电性氧化膜层成为可能。
虽然国内外早已有关于镁锂合金表面化学转化工艺技术的研究报导,但涉及到基于离子液体化学转化，兼顾表面耐磨和导电的氧化镀层的沉积工艺方法还很难找得到，而且很多涉及到企业的技术机密，因此相关的报道并不多。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于提供了一种能有效提高镁锂合金表面的导电性、耐腐蚀性和耐磨性的镁锂合金离子液体化学转化溶液及形成导电性和耐磨性良好的导电氧化膜的方法。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
一方面，提供一种镁锂合金离子液体化学转化溶液，其包含：25～35g/l铬酸盐(cro3)，5～8g/l铬酸钠盐(na2cr2o7)，3～8g/l邻苯二甲酸氢钾，5～8g/l甘油，0.1～0.2g/l光亮剂，余量为离子液体溶剂，离子液体溶剂包含氯化胆碱和乙二醇。
优选地，离子液体溶剂中氯化胆碱与乙二醇的体积比为1:1～3；更优选地，离子液体溶剂中氯化胆碱与乙二醇的体积比为1:2。
优选地，光亮剂包含甲硫氨酸、苯甲酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚，其中甲硫氨酸、苯甲酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚的浓度比为1:1:2。
优选地，镁锂合金离子液体化学转化溶液由以下方法制备：将铬酸盐、铬酸钠盐、邻苯二甲酸氢钾、甘油、光亮剂溶解于离子液体溶剂中，加热到65℃，磁力搅拌0.5～1小时，配成含铬酸盐的离子液体饱和溶液，然后静置冷却至20～30℃，调节ph至7.5～9.5，取上层清液，即为镁锂合金离子液体化学转化溶液。
另一方面，提供一种基于上述镁锂合金离子液体化学转化溶液的形成导电氧化膜的方法，其包括以下步骤：
(1)除污处理：用混合油溶液对镁锂合金进行除污处理；
(2)脱脂除油处理：用化学碱性脱脂除油溶液对经除污处理的镁锂合金进行脱脂除油处理；
(3)酸洗活化处理：用酸洗溶液浸泡经脱脂除油处理的镁锂合金，然后在酸性活化溶液中活化；
(4)离子液体化学转化处理：用上述离子液体化学转化溶液对经酸洗活化处理的镁锂合金施镀，在镁锂合金的表面形成导电氧化膜。
优选地，基于上述镁锂合金离子液体化学转化溶液的形成导电氧化膜的方法包括以下步骤：
(1)除污处理：用室温的混合油溶液对镁锂合金进行除污处理，至镁锂合金表面无油污、氧化皮，再用酒精冲洗干净，然后保存于汽油中；
(2)脱脂除油处理：用60～80℃的化学碱性脱脂除油溶液对保存于汽油中的镁锂合金进行脱脂除油处理，得到脱脂除油镁锂合金；
(3)酸洗活化处理：用35～40℃的酸洗溶液浸泡脱脂除油镁锂合金10～20秒，轻微搅拌，用水冲洗干净，然后在酸性活化溶液中活化1～3分钟，用水冲洗干净，得到酸洗活化镁锂合金；
(4)离子液体化学转化处理：用上述离子液体化学转化溶液对酸洗活化镁锂合金施镀5～8分钟，在酸洗活化镁锂合金的表面形成厚度为1～3μm的导电氧化膜。
优选地，在步骤(1)中，混合油溶液包含航空汽油和油性表面活性剂，所述表面活性剂的含量为0.2～0.8g/l。
优选地，表面活性剂包含聚氧乙烯脂肪醇醚、十二烷基苯磺酸钠和甘胆酸钠，其中聚氧乙烯脂肪醇醚、十二烷基苯磺酸钠和甘胆酸钠的浓度比为1：2：2。
优选地，在步骤(2)中，化学碱性脱脂除油溶液包含30～40g/l柠檬酸钠、20～40g/l磷酸钠、10～15g/l碳酸氢钠、0.3～0.5g/l咪唑啉两性表面活性剂和去离子水。
优选地，在步骤(3)中，酸洗溶液为稀释氢氟酸，优选为体积分数为10％的稀释氢氟酸，和/或
酸性活化溶液包含10～12g/l铬酐、20～30ml/l草酸、20～30ml/l酒石酸、30～35g/l氟化氢铵、5～7ml/l浓硝酸和去离子水。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、本发明的方法能有效提高镁锂合金表面的导电性、耐腐蚀性和耐磨性，获得兼顾导电性和耐磨性良好的表面氧化膜，制备方法不受地域限制，具有节能环保等优点，适合大规模工业生产。
2、镁锂合金离子液体化学转化溶液中采用铬酸盐、铬酸钠盐作为主盐，添加邻苯二甲酸氢钾、甘油、光亮剂溶解于离子液体溶剂，可以优化氧化工艺控制，得到均匀一致致密的化学氧化膜。
3、镁锂合金离子液体化学转化溶液中采用离子液体作为介质溶剂，使整个镀液体系成分简单，配制方便，稳定性高，环境友好，导电氧化膜的膜层面阻为0.09～0.15欧姆/平方；氧化膜为纳米晶结构，纳米晶的晶粒尺寸小于30nm。
4、采用包含氯化胆碱和乙二醇的离子液体溶剂可以在不耐腐蚀的镁锂合金表面上沉积出所要求的氧化膜，氯化胆碱基离子液体作为电化学反应的介质溶剂，与水性电解液溶剂相比，具有独特优势，如不挥发、不易燃烧、较小的毒性、铬酸盐和无机物均有良好的溶解性、高的电导性和宽的电化学窗口等。
5、镁锂合金表面形成导电氧化膜首先采用有机溶剂除油和碱性化学除油两步除油可以使镁锂合金表面充分去除油污和有机物，然后采用酸活化处理，酸的强氧化性使镁锂合金表面受轻微侵蚀达到微观粗化的目的，并有使镁锂合金表面具有亲水性，离子液体化学转化处理利用离子液体基础配方中添加铬酸盐，铬酸钠盐形成金属氧化纳米微粒子复合技术的方法，可以使得镁锂合金表面镀层粘附力增强，氧化膜与基底之间形成很好的固溶扩散，增强界面结合力，使氧化膜的应力得到释放，获得的氧化膜外观质量佳，导电性能优异、耐磨性高。
附图说明
图1是本发明的镁锂合金导电氧化膜的平面扫描电子显微照片。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
a)镁锂合金离子液体化学转化溶液的制备方法
以体积比为1:2的氯化胆碱和乙二醇的混合溶液混合制成离子液体溶剂。将25g/l铬酸盐(cro3)、5g/l铬酸钠盐(na2cr2o7)、3g/l邻苯二甲酸氢钾、5g/l甘油、0.1g/l光亮剂(浓度比为1:1:2的甲硫氨酸、苯甲酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚的混合物)溶解离子液体溶剂中，加热到65℃，磁力搅拌0.5小时，使氯化胆碱溶解于液态乙二醇中，逐渐转化全液态，配成含铬酸盐的离子液体饱和溶液，静置冷却至25℃，调节ph至7.5，取上层清液，即为镁锂合金离子液体化学转化溶液。
b)基于上述镁锂合金离子液体化学转化溶液的形成导电氧化膜的方法
(1)除污处理：用室温的混合油溶液对镁锂合金进行除污处理，至镁锂合金表面无黑色油污、氧化皮，再用酒精冲洗干净，然后放入汽油中保存；其中，除污混合油溶液由航空汽油和0.2g/l表面活性剂(浓度比为1:2:2的聚氧乙烯脂肪醇醚、十二烷基苯磺酸钠和甘胆酸钠的混合物)混合制成；
(2)脱脂除油处理：用60℃的化学碱性脱脂除油溶液中保存于汽油中的镁锂合金进行脱脂除油处理，得到脱脂除油镁锂合金；其中，化学碱性脱脂除油溶液由30g/l柠檬酸钠、40g/l磷酸钠、10g/l碳酸氢钠和0.3g/l咪唑啉两性表面活性剂和去离子水混合制成；
(3)酸洗活化处理：用35℃的酸洗溶液稀释氢氟酸(10％体积分数)浸泡脱脂除油镁锂合金20秒，轻微搅拌，用水冲洗干净，然后在酸性活化溶液中活化1分钟，用水冲洗干净，得到酸洗活化镁锂合金；其中，酸性活化溶液由10g/l铬酐、20ml/l草酸、20ml/l酒石酸、30g/l氟化氢铵、5ml/l浓硝酸和去离子水混合制成。
(4)离子液体化学转化处理：用上述制备的离子液体化学转化溶液对酸洗活化镁锂合金施镀5分钟，在酸洗活化镁锂合金的表面形成厚度为1μm的导电氧化膜。导电氧化膜的膜层面阻为0.09欧姆/平方。
用扫描电子显微镜观察所形成的导电氧化膜，其扫描电子显微照片如图1所示，可以看出氧化膜表面平整，镀层结晶均匀一致。
实施例2
a)镁锂合金离子液体化学转化溶液的制备方法
以体积比为1:1的氯化胆碱和乙二醇的混合溶液混合制成离子液体溶剂。将35g/l铬酸盐(cro3)、5g/l铬酸钠盐(na2cr2o7)、5g/l邻苯二甲酸氢钾、7g/l甘油、0.15g/l光亮剂(浓度比为1:1:2的甲硫氨酸、苯甲酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚的混合物)溶解离子液体溶剂中，加热到65℃，磁力搅拌0.8小时，使氯化胆碱溶解于液态乙二醇中，逐渐转化全液态，配成含铬酸盐的离子液体饱和溶液，静置冷却至27℃，调节ph至8，取上层清液，即为镁锂合金离子液体化学转化溶液。
b)基于上述镁锂合金离子液体化学转化溶液的形成导电氧化膜的方法
(1)除污处理：用室温的混合油溶液对镁锂合金进行除污处理，至镁锂合金表面无黑色油污、氧化皮，再用酒精冲洗干净，然后放入汽油中保存；其中，除污混合油溶液由航空汽油和0.5g/l表面活性剂(浓度比为1:2:2的聚氧乙烯脂肪醇醚、十二烷基苯磺酸钠和甘胆酸钠的混合物)混合制成；
(2)脱脂除油处理：用70℃的化学碱性脱脂除油溶液中保存于汽油中的镁锂合金进行脱脂除油处理，得到脱脂除油镁锂合金；其中，化学碱性脱脂除油溶液由36g/l柠檬酸钠、30g/l磷酸钠、12g/l碳酸氢钠和0.34g/l咪唑啉两性表面活性剂和去离子水混合制成；
(3)酸洗活化处理：用40℃的酸洗溶液稀释氢氟酸(10％体积分数)浸泡脱脂除油镁锂合金10秒，轻微搅拌，用水冲洗干净，然后在酸性活化溶液中活化2分钟，用水冲洗干净，得到酸洗活化镁锂合金；其中，酸性活化溶液由11g/l铬酐、24ml/l草酸、25ml/l酒石酸、32g/l氟化氢铵、6ml/l浓硝酸和去离子水混合制成。
(4)离子液体化学转化处理：用上述制备的离子液体化学转化溶液对酸洗活化镁锂合金施镀6分钟，在酸洗活化镁锂合金的表面形成厚度为2μm的导电氧化膜。导电氧化膜的膜层面阻为0.12欧姆/平方。
实施例3
a)镁锂合金离子液体化学转化溶液的制备方法
以体积比为1:3的氯化胆碱和乙二醇的混合溶液混合制成离子液体溶剂。将35g/l铬酸盐(cro3)、8g/l铬酸钠盐(na2cr2o7)、8g/l邻苯二甲酸氢钾、8g/l甘油、0.2g/l光亮剂(浓度比为1:1:2的甲硫氨酸、苯甲酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚的混合物)溶解离子液体溶剂中，加热到65℃，磁力搅拌1小时，使氯化胆碱溶解于液态乙二醇中，逐渐转化全液态，配成含铬酸盐的离子液体饱和溶液，静置冷却至30℃，调节ph至9.5，取上层清液，即为镁锂合金离子液体化学转化溶液。
b)基于上述镁锂合金离子液体化学转化溶液的形成导电氧化膜的方法
(1)除污处理：用室温的混合油溶液对镁锂合金进行除污处理，至镁锂合金表面无黑色油污、氧化皮，再用酒精冲洗干净，然后放入汽油中保存；其中，除污混合油溶液由航空汽油和0.8g/l表面活性剂(浓度比为1:2:2的聚氧乙烯脂肪醇醚、十二烷基苯磺酸钠和甘胆酸钠的混合物)混合制成；
(2)脱脂除油处理：用80℃的化学碱性脱脂除油溶液中保存于汽油中的镁锂合金进行脱脂除油处理，得到脱脂除油镁锂合金；其中，化学碱性脱脂除油溶液由40g/l柠檬酸钠、20g/l磷酸钠、15g/l碳酸氢钠和0.5g/l咪唑啉两性表面活性剂和去离子水混合制成；
(3)酸洗活化处理：用40℃的酸洗溶液稀释氢氟酸(10％体积分数)浸泡脱脂除油镁锂合金10秒，轻微搅拌，用水冲洗干净，然后在酸性活化溶液中活化3分钟，用水冲洗干净，得到酸洗活化镁锂合金；其中，酸性活化溶液由12g/l铬酐、30ml/l草酸、30ml/l酒石酸、35g/l氟化氢铵、7ml/l浓硝酸和去离子水混合制成。
(4)离子液体化学转化处理：用上述制备的离子液体化学转化溶液对酸洗活化镁锂合金施镀8分钟，在酸洗活化镁锂合金的表面形成厚度为3μm的导电氧化膜。导电氧化膜的膜层面阻为0.15欧姆/平方。
还可以根据不同结构件需求调整配方达到满足使用目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。