鎂合金表面鋅鈣系磷化溶液及其轉化處理工藝的製作方法
2023-08-01 14:09:21
專利名稱：鎂合金表面鋅鈣系磷化溶液及其轉化處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及到一種鎂合金表面防腐處理技術，具體地說是一種鎂合金表 面鋅鈣系磷化溶液及其轉化處理工藝。
背景技術：
鎂合金是一種最輕的工程結構金屬材料，具有密度小、比強度高、良好 的導電能力和電磁屏蔽性能、減振和阻尼性能好且容易回收利用等特點。鎂
合金可應用於汽車、航空航天以及3C產品(家用電器、計算機、通信電子器 件)等領域。但是，鎂的電極電位很低(-2.37 V)，化學性質活潑，耐蝕性較 差，通常需經過化學轉化處理在其表面形成一層保護膜之後方可使用。
美國道(Dow)化學公司開發的鉻酸鹽轉化技術最具代表性。著名的Dow 7 工藝採用重鉻酸鈉和氟化鎂，在鎂合金表面生成鉻鹽及基體金屬化合物，膜 層起著屏障作用，減緩了腐蝕。但絡酸鹽中含有六價鉻離子，汙染環境。因 此，開發無鉻化學轉化膜工藝成為研究熱點。
公幵號為CN 1598055A的《鎂合金磷化溶液及其磷化工藝》，專利號為 ZL200410011015.4的發明專利所公開的鎂合金磷化溶液，每升該溶液中含 有氧化鋅1 4.5克、磷酸10 45克、絡合劑酒石酸鈉0 20克、促進劑 硝酸鈉0.1 6克、腐蝕抑制劑氟化鈉0.5 4.5克。其磷化工藝流程為鎂 合金工件表面脫脂並除去氧化膜一水洗一磷化一水洗一烘乾；磷化溫度為 15 8(TC，時間為O. 1 50分鐘，磷化後在鎂合金表面得到了一種磷酸鋅膜， 明顯提高了鎂合金的耐蝕性。公開號為CN 101191207A的《鎂合金表面鈣系 磷化溶液及其化成轉化處理工藝》，專利申請號為ZL200610097748. 3的發明 專利所公開的鎂合金表面鈣系磷化溶液，其每升該溶液中含有磷酸二氫鈣5-80g、磷酸2-15ml、硝酸鹽2-15g、多聚磷酸鹽0. 1-5g;其處理工藝流程為 脫脂一水洗一酸活化一純水洗 表調一純水洗一化成處理一純水洗一烘乾； 其中，該工藝流程中的化成處理步驟具體為將經前處理後的鎂合金工件浸 漬於上述鈣系磷化溶液中進行處理，其工作溫度為20 35'C，處理時間為20 秒鐘 5分鐘；經處理後所得膜層耐蝕性良好，符合環保要求。但，上述的 對鎂合金表面進行處理的溶液，存在保護膜附著力不強、成本高、操作不容 易控制等不足，然而，有關鋅鈣系磷化膜卻還沒有報導。因此，開發一種鎂 合金表面鋅鈣系磷化溶液及其轉化處理工藝很有必要。
發明內容
本發明針對現有對鎂合金表面進行處理的溶液存在的不足，其目的在於提 出一種鎂合金表面鋅鈣系磷化溶液及其轉化處理工藝，在鎂合金表面得到一 層提高耐蝕性的磷化膜，以滿足鎂合金表面防腐技術的需要。
本發明的鎂合金表面鋅鈣系磷化溶液，其配方為，每升該水溶液中含有
磷酸氫二鈉10 30克， 硝酸鋅4 6克， 亞硝酸鈉2 4克， 氟化鈉0.5 2克， 硝酸鈣0.5 2克。
用本發明的所述的磷化溶液進行鎂合金表面磷化轉化處理的工藝方法， 其工藝流程為鹼洗脫脂一水洗一酸性活化一水洗一表面活化一水洗一轉化 處理一水洗一烘乾；該工藝的具體步驟為將經過鹼洗脫脂和酸性活化預處 理後的鎂合金部件浸漬於上述鎂合金磷化溶液中進行轉化處理，其工作溫度
40 70。C，時間為5 60分鐘。
採用本發明的轉化處理工藝，鎂合金部件在鋅鹽、鈣鹽和磷酸鹽組成的 鋅鈣系磷化溶液中處理，在其表面可獲得保護性良好、細緻均勻的磷酸鹽轉 化膜層(磷化膜)，提高了鎂合金表面的耐蝕性。這種轉化膜層穩定、附著力強，能夠有效提高鎂合金的抗腐蝕性。該磷化液的成分不含任何有機物，均 為無機物。另外，本發明的轉化工藝操作簡單易控制，成本較低。
圖1為本發明實施案例的磷化膜SEM照片。
圖2為本發明實施案例的磷化膜X射線光電子能譜圖。
具體實施例方式
對鎂合金樣品表面進行磷化處理。
按下述配方製得本發明的鎂合金鋅鈣系磷化溶液每升該水溶液中含有
磷酸氫二鈉10 30克， 硝酸鋅4 6克， 亞硝酸鈉2 4克， 氟化鈉0.5 2克， 硝酸鈣0.5 2克。
該磷化溶液的pH值為2 3，該磷化溶液用磷酸調pH值。
該溶液的優選配方為，每升該水溶液中含有磷酸氫二鈉IO克、硝酸 鋅6克、亞硝酸鈉4克、氟化鈉2克、硝酸鈣2克，其中pH值(用磷酸 調節)為2.5。
一種利用上述鎂合金鋅鈣系磷化溶液對鎂合金表面進行轉化處理工藝， 其工藝流程為鹼洗脫脂一水洗一酸性活化一水洗一表面活化一水洗一轉化 處理一水洗一烘乾；該工藝的具體步驟為先將鎂合金在鹼性溶液中進行脫 脂處理以去除表面上的脂肪類物質，經清水清洗後，再放置在酸性溶液中進 行表面活化處理以去除表面上的氧化皮等氧化物，經過上述預處理後的鎂合 金部件浸漬於上述鎂合金磷化溶液中進行轉化處理，其工作溫度40°C 70°C，時間為5 60分鐘。所述酸性活化採用的是氫氟酸、磷酸、乙二醇中 的一種或多種混合溶液，可以以任意比例混合，或其他合適的酸性溶液進行活化處理；所述酸性活化在室溫下浸漬時間為1 60秒。
下面提供一種具體的採用上述三種溶液混合的比例每升該溶液中含有-40%氫氟酸20 50克、磷酸5 20克、乙二醇20 40克。
實施例一每升水溶液中含有磷酸氫二鈉15克，硝酸鋅4克，亞硝酸鈉 2克，氟化鈉0.5克，硝酸鈣0.5克；該磷化溶液的pH值為2，用磷酸和/ 或氫氧化鈉調pH值。
將鎂合金試樣表面脫脂並去除氧化皮(表面活化處理)後進行水洗，然 後浸漬於用磷酸和/或氫氧化鈉調至pH值為2.5的上述配製好的磷化溶液中， 在5(TC下靜置20分鐘，然後水洗、烘乾。經過本發明所得的膜層為黑色， 在擠壓態AZ31表面獲得的轉化膜層在3.5XNaCl溶液中的腐蝕電流密度在 23 ^A/cr^左右。按本實施例所得到的磷化膜的SEM照片見附圖1以及膜層 的成分分析見附圖2。
根據不同的性能要求，其工作溫度可以選擇4(TC、 45°C、 50°C、 55°C、60 °C、 65°C、 7(TC等，浸漬時間可以選擇5分鐘、8分鐘、10分鐘、15分鐘、25 分鐘、30分鐘、35分鐘、38分鐘、40分鐘、45分鐘、48分鐘、50分鐘、55 分鐘、56分鐘、60分鐘等。
實施例二每升水溶液中含有磷酸氫二鈉20克，硝酸鋅5克，亞硝酸鈉 3克，氟化鈉1克，硝酸鈣1克；該磷化溶液的pH值為2.5。
實施例三每升水溶液中含有磷酸氫二鈉30克，硝酸鋅6克，亞硝酸鈉 4克，氟化鈉2克，硝酸鈣2克；該磷化溶液的pH值為3。
與現有技術相比，本發明的創新主要是在鋅系磷化轉化膜的基礎上，添 加了鈣離子組成一種新型的無機鋅鈣系磷化液，其中鈣離子起到細化膜層， 提高耐蝕性的作用。同時，溶液配方中不含六價的鉻離子，該磷化液的成分 不含任何有機物，均為無機物，對環境友好，可以滿足各方面對無鉻產品的要 求。並且，成本較低。
權利要求
1、鎂合金表面鋅鈣系磷化溶液，其特徵在於每升該水溶液中含有磷酸氫二鈉10～30克，硝酸鋅4～6克，亞硝酸鈉2～4克，氟化鈉0.5～2克，硝酸鈣0.5～2克；所述磷化溶液的pH值為2～3。
2、 根據權利要求1所述的鎂合金表面鋅轉系磷化溶液，其特徵在於每 升該水溶液中含有磷酸氫二鈉10克、硝酸鋅6克、亞硝酸鈉4克、氟化 鈉2克、硝酸鈣2克，用磷酸調節pH值至2.5。
3、 根據權利要求1所述的鎂合金表面鋅鈣系磷化溶液，其特徵在於用 磷酸和/或氫氧化鈉調整溶液的pH值。
4、 一種利用權力要求1所述的鎂合金表面鋅鈣系磷化溶液對鎂合金表 面進行處理工藝，其特徵在於工藝流程為鹼洗脫脂一水洗一酸性活化一 水洗一表面活化一水洗一轉化處理一水洗一烘乾；先將鎂合金在鹼性溶液中進行脫脂處理以去除表面上的脂肪類物質，經 清水清洗後，再放置在酸性溶液中進行表面活化處理以去除表面上的氧化物， 經過上述預處理後的鎂合金部件浸漬於上述鎂合金磷化溶液中進行轉化處理，其工作溫度40'C 7(TC，時間為5 60分鐘。
5、 根據權利要求5所述的處理工藝，其特徵在於所述酸性活化採用的 是氫氟酸、磷酸和乙二醇中的一種或多種混合溶液，以任意比例混合；所述 酸性活化在室溫下浸漬時間為1 60秒。
全文摘要
本發明公開了一種鎂合金表面鋅鈣系磷化溶液及其轉化處理工藝，所述鎂合金表面磷化溶液，是由以下成分組成的水溶液，即每升該溶液中含有磷酸氫二鈉10～30克、硝酸鋅4～6克、亞硝酸鈉2～4克、氟化鈉0.5～2克、硝酸鈣0.5～2克。使用該磷化溶液對鎂合金進行表面轉化處理的工藝方法，其工藝流程為鹼洗脫脂→水洗→酸性活化→水洗→表面活化→水洗→磷化→水洗→烘乾；其工作溫度40～70℃，時間為5～60分鐘。本發明之轉化處理工藝，可在鎂合金表面獲得保護性良好、細緻均勻的磷酸鹽轉化膜。該膜穩定、附著力強，可提高鎂合金部件耐腐蝕性能。該轉化處理工藝穩定，且易於控制，成本低。
文檔編號C23C22/05GK101671824SQ20091019106
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月30日 優先權日2009年9月30日
發明者蘭自棟, 曾榮昌 申請人:重慶理工大學