專利名稱：一種提高鎂合金及鋁合金氧化膜耐腐蝕性能的表面處理液及處理方法
技術領域：
本發明涉及到一種提高鎂合金及鋁合金氧化膜耐腐蝕性能的表面處理方法，特別涉及到鎂合金及鋁合金微弧氧化和陽極氧化表面的有機涂層處理。
背景技術：
鎂合金作為最輕的結構材料，憑借其高的比強度和比剛度等特點，廣泛應用于航天航空、電子及運輸車輛等領域；鋁合金具有較高的比強度和比剛度，優良的導熱導電等性能，在航天航空、電子及運輸車輛等領域應用廣 泛。然而，鎂合金和鋁合金在潮濕的空氣或海洋大氣中均會遭受嚴重的腐蝕。因此，對其表面進行防腐處理，提高耐腐蝕性能是鎂合金和鋁合金應用需解決的一個重要問題。目前，鎂合金和鋁合金表面防護處理方法主要有鉻酸鹽轉化膜處理，化學鍍處理，陽極氧化處理，微弧氧化處理，表面熱噴涂等方法。其中，陽極氧化處理能顯著提高金屬的力學性能及耐蝕性能，同時還具有較強的吸附性，而在陽極氧化技術基礎上發展起來的微弧氧化處理是一種在有色金屬表面原位生長陶瓷層的新技術，它具有與金屬基體結合力強，耐熱耐沖擊、耐磨損、耐腐蝕等特性，表面防護效果遠高于傳統的表面處理方法。然而，無論是陽極氧化膜還是微弧氧化膜，外表面都存在許多孔洞或微裂紋，腐蝕介質可從這些微缺陷處滲入基體，導致其耐蝕性下降。針對鎂合金及鋁合金氧化膜的缺陷，主要采用熱-水合封孔、鉻酸鹽和硅酸鹽、稀土氧化物、有機酸等進行封孔處理，采用溶膠-凝膠法或丙烯酸樹脂、環氧樹脂、氨基樹脂等熱固性塑料進行表面處理。熱-水合封孔、鉻酸鹽和硅酸鹽、稀土氧化物、有機酸等封孔處理只能使孔口部分封閉變小，難以完全封閉微孔底部和微裂紋；溶膠-凝膠法處理工藝復雜，且較大顆粒的溶膠不易進入膜孔；而目前所采用的熱固性高分子材料不能循環使用，且涂層因撞擊、刮擦等損壞后難以修復。
發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明的目的之一在于提供一種鎂合金及鋁合金微弧氧化膜和陽極氧化膜的表面處理溶液；本發明的再一目的在于利用該溶液提供一種鎂合金及鋁合金微弧氧化膜和陽極氧化膜的表面處理方法。一種提高鎂合金及鋁合金氧化膜耐腐蝕性能的表面處理液，將聚丙烯和馬來酸酐接枝聚丙烯加入二甲苯中并加熱至10(T14(TC，聚丙烯和馬來酸酐接枝聚丙烯總的質量濃度為O. 5-5%，馬來酸酐接枝聚丙烯占聚丙烯和馬來酸酐接枝聚丙烯總質量的1°/Γ30%。優選將聚丙烯和馬來酸酐接枝聚丙烯加入二甲苯中并加熱至120°C。利用所述的表面處理液提高鎂合金及鋁合金氧化膜耐腐蝕性能的方法將微弧氧化或陽極氧化處理過的鎂合金和鋁合金進行表面預處理，然后將其浸入所述的表面處理溶液中，3^5min后取出晾干，或者將表面處理溶液噴涂到合金表面，再在190_250°C的溫度下保溫I 30min后冷卻。
所述的表面預處理是用丙酮進行超聲波清洗，吹干。本發明方法可使聚丙烯填充到鎂合金及鋁合金氧化膜孔洞中使其封閉，并在氧化膜表面形成一層致密的有機涂層，顯著提高鎂合金及鋁合金的耐腐蝕性能。同時，聚丙烯屬于熱塑性材料，當涂層因刮擦等導致局部破壞時，可通過對該局部加熱熔化進行快速修復，延長了涂層的使用壽命。此外，可以在處理溶液中加入顏料，制備不同顏色的涂層。
圖1為微弧氧化AZ31鎂合金經本發明處理后的表面形貌圖；圖2為圖1中標記處對應能譜圖；圖3為微弧氧化AZ31鎂合金經本發明處理前后的傅里葉紅外光譜圖；(a為經本發明處理樣品，b為微弧氧化樣品)圖4為AZ31鎂合金在3. 5%NaCl溶液中的極化曲線圖；(a為鎂合金裸樣，b為微弧氧化樣品，c為本發明處理樣品)圖5為微弧氧化AZ31鎂合金在3. 5%NaCl溶液中的交流阻抗譜；圖6為微弧氧化AZ31鎂合金經本發明處理后在3. 5%NaCl溶液中的交流阻抗譜；圖7為微弧氧化AZ31鎂合金本發明處理前后的鹽水浸泡腐蝕照片；圖8為微弧氧化2519鋁合金經本發明處理后的表面形貌圖；圖9為微弧氧化2519鋁合金本發明處理前后的傅里葉紅外光譜圖；(a為微弧氧化鋁合金樣品，b為本發明處理樣品)圖10為2519鋁合金在3. 5%NaCl溶液中的極化曲線圖；(a為微弧氧化樣品，b為本發明處理樣品)圖11為微弧氧化2519鋁合金在3. 5%NaCl溶液中的交流阻抗譜；圖12為微弧氧化2519鋁合金經本發明處理后在3. 5%NaCl溶液中的交流阻抗譜；圖13為微弧氧化2519鋁合金本發明處理前后的鹽水浸泡腐蝕照片。
具體實施例方式以下結合實施例旨在進一步說明本發明，而非限制本發明。實施例11.將聚丙烯加入二甲苯中并加熱至120°C，聚丙烯濃度為O. 5-5% (每IOOmL 二甲苯中溶解O. 5-5g聚丙烯和馬來酸酐接枝聚丙烯的混合物，其中馬來酸酐接枝聚丙烯占聚丙烯和馬來酸酐接枝聚丙烯總重量的19Γ30%)；2.處理方法將微弧氧化或陽極氧化處理過的鎂合金和鋁合金用丙酮進行超聲波清洗，吹干，將預處理過后的樣品浸入O. 5-5%的聚丙烯溶液，3飛min后取出晾干，在190-250°C的溫度下保溫后冷卻。將經過上述工藝處理的AZ31鎂合金樣品進行以下實驗1.掃描電鏡及能譜分析如圖1所示，AZ31鎂合金微弧氧化膜表面大部分的微缺陷已經被聚丙烯膜所覆蓋，且圖2表明孔洞處C元素含量為33. 87%，表明該處存在較薄的聚丙烯膜。2.傅里葉紅外光譜分析如圖3所示，曲線a為微弧氧化AZ31鎂合金經本發明處理后的FTIR譜圖，譜圖中1838CHT1處對應馬來酸酐接枝聚丙烯中(C=O)2伸縮振動，2959，2878和2844CHT1分別對應_CH3，-CH2-, -CH-的伸縮振動峰，表明聚丙烯已經覆蓋到微弧氧化膜表面。3.動電位極化曲線測試如圖4所示，本發明處理后，樣品腐蝕電流密度下降了 4個數量級，極化電阻上升了 3個數量級。4.電化學交流阻抗譜如圖5，圖6所示，在浸泡初期，AZ31鎂合金在經本發明處理后，低頻區阻抗值上升約2個數量級，阻抗值下降的速率明顯降低。5.室溫鹽水浸泡實驗如圖7所示，未處理的微弧氧化樣品在浸泡48h即出現腐蝕點，在浸泡進行到96h時，樣品表面布滿白色腐蝕產物，且有部分基體裸露；與之相比，本發明處理后的樣品在浸泡前期沒有明顯變化，浸泡至192h時，樣品表面才出現少量腐蝕點。將經過上述工藝處理的2519鋁合金樣品進行以下實驗 1.掃描電鏡及能譜分析如圖8所示，2519鋁合金微弧氧化膜表面所有的微缺陷已經被聚丙烯膜所覆蓋。2.傅里葉紅外光譜分析如圖9所示，曲線b為微弧氧化2519鋁合金經本發明處理后的FTIR譜圖，譜圖中1716CHT1處對應馬來酸酐接枝聚丙烯中(C=O)2伸縮振動，2957，2878和2837CHT1分別對應_CH3，-CH2-, -CH-的伸縮振動峰，表明聚丙烯已經覆蓋到
微弧氧化膜表面。3.動電位極化曲線測試如圖10所示，本發明處理后，樣品腐蝕電流密度下降了 2個數量級，腐蝕電位正移了 37mV。4.電化學交流阻抗譜如圖11，圖12所示，在浸泡初期，2519鋁合金在經本發明處理后，低頻區阻抗值上升約4個數量級，阻抗值下降的速率明顯降低。5.室溫鹽水浸泡實驗如圖13所示，未處理的微弧氧化樣品在浸泡168h即出現腐蝕點，在浸泡進行到720h時，樣品表面布滿白色腐蝕產物；與之相比，本發明處理后的樣品在浸泡前期沒有明顯變化，浸泡至720h時，樣品表面才出現少量腐蝕點。
權利要求
1.一種提高鎂合金及鋁合金氧化膜耐腐蝕性能的表面處理液，其特征在于，將聚丙烯和馬來酸酐接枝聚丙烯加入二甲苯中并加熱至10(T14(TC，聚丙烯和馬來酸酐接枝聚丙烯總的質量濃度為O. 5-5%，馬來酸酐接枝聚丙烯占聚丙烯和馬來酸酐接枝聚丙烯總質量的1% 30%。
2.根據權利要求1所述的表面處理液，其特征在于，將聚丙烯和馬來酸酐接枝聚丙烯加入二甲苯中并加熱至120°C。
3.利用權利要求1所述的表面處理液提高鎂合金及鋁合金氧化膜耐腐蝕性能的方法，其特征在于，將微弧氧化或陽極氧化處理過的鎂合金和鋁合金進行表面預處理，然后將其浸入所述的表面處理溶液中，3飛min后取出晾干，或者將表面處理溶液噴涂到合金表面，再在190-250°C的溫度下保溫I 30min后冷卻。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述的表面預處理是用丙酮進行超聲波清洗，吹干。
全文摘要
本發明提供一種提高鎂合金及鋁合金氧化膜耐腐蝕性能的表面處理液及處理方法。將微弧氧化和陽極氧化處理過的鎂合金及鋁合金浸入聚丙烯和馬來酸酐接枝聚丙烯的混合物的二甲苯溶液中，或者該溶液噴涂至合金表面，將在鎂合金及鋁合金氧化膜表面形成一層致密的聚丙烯涂層，覆蓋了氧化膜表面孔洞和微裂紋，從而提高鎂合金及鋁合金的耐腐蝕性能。
文檔編號C25D11/30GK103013233SQ201310012778
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月14日 優先權日2013年1月14日
發明者陳明安, 肖沖, 劉思穎, 桂楓 申請人:中南大學