一種鎂合金黑色轉化膜的電化學制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于表面處理技術領域，涉及鎂合金表面耐腐蝕性電化學黑色轉化膜的成膜溶液組成和該黑色膜的制備方法。
【背景技術】
[0002]鎂合金是目前工業應用的最輕的金屬結構材料，具有許多優良的性能，它的比強度高、比剛度高、密度約為鋁的2/3、鐵的1/4;它具有良好的導熱性、導電性、阻尼性、尺寸穩定性、減震性、機械加工性及再循環利用性，被認為是二十一世紀最具開發和應用潛力的綠色材料。但鎂合金標準電極很負，導致其耐蝕性很低，這就限制了它的廣泛應用。
[0003]電化學轉化膜是一種直接在鋼鐵、鋅板、鎂合金等金屬表面通過外加電流的作用下快速轉化沉積形成的膜層。該技術可以使轉化膜在低溫或者常溫條件下快速形成，降低加熱所需的能耗。鎂合金經電化學轉化處理后，可以極大地提高其耐腐蝕性能。
[0004]
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種鎂合金黑色轉化膜的成膜液。
[0006]本發明的另一目的，是提供一種鎂合金黑色轉化膜的制備方法。制得的轉化膜呈黑色，此膜層可以提高鎂合金的耐蝕性和漆膜附著性。
[0007]采用的技術方案是:
一種鎂合金黑色轉化膜的成膜液，其特征在于:該成膜溶液由馬日夫鹽、硝酸鋅、硫酸銅、EDTA、硝酸鎳、OP-乳化劑和水組成。
[0008]其濃度為:
馬日夫鹽 55-65g/L，硝酸鋅 40-55g/L,硫酸銅 l_3g/L，EDTA 0.8-1.5g/L，硝酸鎳l-2g/L，OP-乳化劑 5-8mL/L。
[0009]一種鎂合金黑色轉化膜的制備方法，其特征在于:該方法包括如下步驟:
Cl)機械打磨:用600#、800#、1000#或1200#水磨砂紙打磨，除去鎂合金表面污物，使鎂合金表面光滑；
(2)堿洗:用堿洗溶液清洗，溫度為75-85°C，時間為5-10min，除去表面油污；
(3)酸洗:用酸液洗滌，常溫，時間為60s，去除表面的氧化膜；
(4)活化:用活化液洗滌，常溫，時間為60-120S，進一步除去氧化膜并形成活性位點；
(5)成膜:將前處理后的鎂合金試樣浸入到成膜溶液中，溫度為常溫，處理時間為5-10min,電流密度控制在0.5-1.5 A/dm2,制備出電化學轉化膜；
(6)封閉處理:將形成黑色膜的鎂合金試樣放入封閉處理液中，溫度為95-100°C，時間為20min,將轉化膜表面微孔封閉。
[0010]所述的堿洗溶液包括磷酸鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉和硅酸鈉，其濃度分別為磷酸鈉40_50g/L、碳酸鈉 10_15g/L、氫氧化鈉 40_50g/L、娃酸鈉 5-lOg/L。
[0011]所述的酸洗液為37.5%(v/v)的濃磷酸(85%)稀釋溶液。
[0012]所述的活化溶液為35%(v/v)的氫氟酸(40%)稀釋溶液。
[0013]所述的封閉處理液包括硅酸鈉和氫氧化鈉，其濃度分別為硅酸鈉20_30g/L、氫氧化鈉 5-15g/L。
[0014]利用本發明能夠經電化學方法成功地制備出鎂合金電化學黑色轉化膜，膜層具有良好的耐蝕性和漆膜附著性，并且成膜溶液環保無污染。
【附圖說明】
[0015]圖1是鎂合金電化學轉化膜和基體極化曲線對比圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結合實施例對本發明的技術方案作進一步的描述。
[0017]采用的樣品為AZ91D鎂合金。
[0018]實施例1
1、機械打磨處理
將上述鎂合金用600#、800#、1000#、1200#水磨砂紙打磨露出新鮮鎂合金基體，然后用自來水、蒸餾水沖洗干凈，吹干。
[0019]2、堿洗
將磷酸鈉40g、碳酸鈉10g、氫氧化鈉50g、硅酸鈉5g依次放入SOOmL的蒸餾水中，待各物質全部溶解后添加蒸餾水至IL配成堿洗溶液。將上述打磨后的試樣放入堿洗溶液中，溫度控制在75°C，時間為5min。然后用自來水和蒸餾水將試樣清洗干凈。
[0020]3、酸洗
將上述堿洗后的試樣浸入到37.5%(v/v)的濃磷酸(85%)稀釋溶液中，常溫條件下處理60s。然后用自來水和蒸餾水將試樣清洗干凈。
[0021]4、活化
將上述酸洗后的試樣浸入到35%(v/v)的氫氟酸(40%)稀釋溶液中，常溫條件下處理120s。然后用自來水將試樣清洗干凈，再用蒸餾水清洗，吹干。
[0022]5、成膜
將馬日夫鹽60g、硝酸鋅50g、硫酸銅lg、EDTA 0.8g、硝酸鎳lg、0P_乳化劑5mL依次放入SOOmL的蒸餾水中，待各物質全部溶解后添加蒸餾水至IL配成成膜溶液。將上述經過前處理的鎂合金試樣常溫條件下浸入到成膜溶液中，并對鎂合金試樣通以1.0 A/dm2的電流，反應時間為lOmin。然后用自來水將試樣清洗干凈，再用蒸餾水清洗，吹干。
[0023]6、封閉處理
將硅酸鈉15g、氫氧化鈉1g放入SOOmL的蒸餾水中，待各物質全部溶解后添加蒸餾水至IL配成封閉處理溶液。將上述成膜試樣浸入封閉處理溶液中，溫度控制在95°C下處理20min。將封閉處理后的試樣用自來水清洗干凈，再用蒸餾水清洗，吹干。
[0024]最后制得了黑色的鎂合金電化學轉化膜，該附有黑色轉化膜的鎂合金耐蝕性明顯提聞了。
[0025]性能檢測耐蝕性測試
采用上海晨華儀器公司生產的CHI660E型電化學工作站來測試轉化膜的穩態電流-電位(1-E)極化曲線。參比電極用飽和甘汞電極，輔助電極用鉬電極，工作電極用待測試試樣，掃描速率為2.5mV/s。測試結果如圖1所示。結果表明形成轉化膜后的鎂合金腐蝕電位較鎂合金基體明顯正移了，腐蝕電流也明顯下降了，說明轉化膜對鎂合金有很好的保護作用。
[0026]膜層致密性
用原子力顯微鏡(Prima，NT-MDT)觀察試樣膜層的致密性。測試結果表明制備的黑色膜層很緊密，致密性良好。
[0027]從以上的性能測試可以發現，采用本發明的鎂合金黑色轉化膜的電化學制備方法得到的轉化膜的耐蝕性優良，致密性良好，很好的保護了鎂合金基體。
[0028]實施例2
1、機械打磨處理
將上述鎂合金用600#、800#、1000#、1200#水磨砂紙打磨露出新鮮鎂合金基體，然后用自來水、蒸餾水沖洗干凈，吹干。
[0029]2、堿洗
將磷酸鈉40g、碳酸鈉10g、氫氧化鈉50g、硅酸鈉5g依次放入SOOmL的蒸餾水中，待各物質全部溶解后添加蒸餾水至IL配成堿洗溶液。將上述打磨后的試樣放入堿洗溶液中，溫度控制在75°C，時間為5min。然后用自來水和蒸餾水將試樣清洗干凈。
[0030]3、酸洗
將上述堿洗后的試樣浸入到37.5%(v/v)的濃磷酸(85%)稀釋溶液中，常溫條件下處理60s。然后用自來水和蒸餾水將試樣清洗干凈。
[0031]4、活化
將上述酸洗后的試樣浸入到35%(v/v)的氫氟酸(40%)稀釋溶液中，常溫條件下處理120s。然后用自來水將試樣清洗干凈，再用蒸餾水清洗，吹干。
[0032]5、成膜
將馬日夫鹽65g、硝酸鋅45g、硫酸銅2g、EDTA lg、硝酸鎳1.5g、0P_乳化劑7mL依次放入SOOmL的蒸餾水中，待各物質全部溶解后添加蒸餾水至IL配成成膜溶液。將上述經過前處理的鎂合金試樣常溫條件下浸入到成膜溶液中，并對鎂合金試樣通以1.5 A/dm2的電流，反應時間為8min。然后用自來水將試樣清洗干凈，再用蒸餾水清洗，吹干。
[0033]6、封閉處理
將硅酸鈉15g、氫氧化鈉1g放入SOOmL的蒸餾水中，待各物質全部溶解后添加蒸餾水至IL配成封閉處理溶液。將上述成膜試樣浸入封閉處理溶液中，溫度控制在95°C下處理20min。將封閉處理后的試樣用自來水清洗干凈，再用蒸餾水清洗，吹干。
[0034]最后制得了黑色的鎂合金電化學轉化膜，該附有黑色轉化膜的鎂合金耐蝕性明顯提聞了。
[0035]性能檢測
耐蝕性測試
采用上海晨華儀器公司生產的CHI660E型電化學工作站來測試轉化膜的穩態電流-電位(1-E)極化曲線。輔助電極用鉬電極，參比電極用飽和甘汞電極，工作電極用待測試試樣，掃描速率為2.5mV/s。測試結果表明形成轉化膜后的鎂合金腐蝕電位較鎂合金基體明顯正移了，腐蝕電流也明顯下降了，說明轉化膜對鎂合金有很好的保護作用。
[0036]膜層致密性
用原子力顯微鏡(Prima，NT-MDT)觀察試樣膜層的致密性。測試結果表明制備的黑色膜層很緊密，致密性良好。
[0037]從以上的性能測試可以發現，采用本發明的鎂合金黑色轉化膜的電化學制備方法得到的轉化膜的耐蝕性優良，致密性良好，很好的保護了鎂合金基體。
【主權項】
1.一種鎂合金黑色轉化膜的電化學制備方法，其特征在于:該電化學成膜溶液由馬日夫鹽、硝酸鋅、硫酸銅、EDTA、硝酸鎳、OP-乳化劑和水組成； 其配料比為: 馬日夫鹽 55-65g/L，硝酸鋅 40-55g/L,硫酸銅 l_3g/L，EDTA 0.8-1.5g/L，硝酸鎳l-2g/L，OP-乳化劑5-8mL/L，余量為水； 一種鎂合金電化學黑色轉化膜的制備方法，其特征在于:該方法包括如下步驟: Cl)機械打磨:用600#、800#、1000#或1200#水磨砂紙打磨，除去鎂合金表面污物，使鎂合金表面光滑； (2)堿洗:用堿洗溶液清洗，溫度為75-85°C，時間為5-10min，除去表面油污； (3)酸洗:用酸液洗滌，常溫，時間為60s，去除表面的氧化膜； (4)活化:用活化液洗滌，常溫，時間為60-120S，進一步除去氧化膜并形成活性位點； (5)成膜:將前處理后的鎂合金試樣浸入到成膜溶液中，溫度為常溫，處理時間為5-10min,電流密度控制在0.5-1.5 A/dm2,制備出電化學轉化膜； (6)封閉處理:將形成黑色膜的鎂合金試樣放入封閉處理液中，溫度為95-100°C，時間為20min,將轉化膜表面微孔封閉； 所述的堿洗溶液包括磷酸鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉和硅酸鈉，其濃度分別為磷酸鈉40_50g/L、碳酸鈉 10_15g/L、氫氧化鈉 40_50g/L、娃酸鈉 5-lOg/L。
2.根據權利要求1所述的一種鎂合金黑色轉化膜的電化學制備方法，其特征在于: 所述的酸洗液為37.5%(v/v)的濃磷酸(85%)稀釋溶液； 所述的活化溶液為35%(v/v)的氫氟酸(40%)稀釋溶液； 所述的封閉處理液包括硅酸鈉和氫氧化鈉，其濃度分別為硅酸鈉20-30g/L、氫氧化鈉5-15g/L。
【專利摘要】一種鎂合金黑色轉化膜的電化學制備方法。其成膜溶液組成及操作條件為：馬日夫鹽55-65g/L，硝酸鋅40-55g/L，硫酸銅1-3g/L，EDTA 0.8-1.5g/L，硝酸鎳1-2g/L，OP-乳化劑5-8mL/L，溫度為常溫，處理時間5-10min，電流密度0.5-1.5A/dm2。其制備方法包括如下步驟：1.機械打磨：用水磨砂紙打磨，除去鎂合金表面污物；2.堿洗：用堿洗溶液清洗除去表面油污；3.酸洗：用酸液洗滌去除表面的氧化膜；4.活化：用活化液洗滌進一步除去氧化膜并形成活化位點；5.成膜：將前處理后的鎂合金試樣浸入到成膜溶液中，并通以電流，獲得黑色轉化膜；6.封閉處理：將形成黑色膜的鎂合金試樣放入封閉處理液中，將轉化膜表面微孔封閉。該膜層具有良好的耐蝕性和漆膜附著性，并且成膜溶液環保無污染。
【IPC分類】C25D11-30
【公開號】CN104611750
【申請號】CN201510034038
【發明人】邵忠財, 蔡志強, 張弘
【申請人】沈陽理工大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月23日