一種用於鎂合金表面處理的席夫鹼配合物‑磷酸鹽轉化液及其使用方法與流程
2023-09-19 23:09:50 1
本發明涉及鎂合金表面處理
技術領域：
，尤其涉及一種用於鎂合金表面處理的席夫鹼配合物-磷酸鹽轉化液及其使用方法。
背景技術：
：鎂合金是一種輕量化、高強度的金屬材料，同等強度的產品重量甚至可以比塑膠還要輕，其承受衝擊載荷的能力比鋁合金大，同時鎂合金還具有加工性能好、散熱快、抗震、防電磁波、可回收利用等優點在航空航天、3C產品、運動器材等領域被廣泛應用，尤其是近年來3C產品逐漸向輕薄短小方向發展，使得高性能的鎂合金更受到製造商的青睞。雖然鎂合金具備上述優點，但是由於鎂及其合金化學活性高，其氧化膜疏鬆多孔，導致材料表面抗腐蝕性能差，環境適應性差，限制著鎂合金的使用。為了改善這些缺點，工業應用中常採用表面防護技術對鎂合金進行表面處理，其中化學轉化處理是最快捷、有效、經濟的一種處理方式，不僅可以提高合金抗腐蝕能力，還合金表面進一步防護處理打下了良好的基礎。目前鎂合金常用的化學處理液主要有鉻酸鹽、高錳酸鹽、磷酸鹽、高錳酸鹽-磷酸鹽等溶液體系，其中鉻酸鹽轉化膜的工藝最為成熟，但是六價鉻是高致癌物質，目前已禁止使用，其它類的處理液雖然在一定程度上更為環保，但是形成的轉化膜均存在耐腐蝕性較差、膜層易產生裂紋等問題，難以滿足工程需求。為了改善化學轉化膜存在的這些缺陷，研究者們通過在轉化液中添加納米粒子可以明顯的改善轉化膜的微觀結構，如《納米硬質相對化學轉化膜微觀結構的影響》一文的研究結果表明納米Al2O3、納米SiO2的添加可有效的提高轉化膜晶粒數量，提高轉化膜的緻密度，獲得更高的耐蝕性，但是提高納米粉體在轉化液中的分散性仍是較難克服的問題，對工藝操作要求很高，應用受限。技術實現要素：本發明為了彌補已有技術的缺陷，提供一種用於鎂合金表面處理的席夫鹼配合物-磷酸鹽轉化液及其使用方法，用以改善傳統磷酸鹽轉化膜的性能。本發明是通過以下技術方案實現的：一種用於鎂合金表面處理的席夫鹼配合物-磷酸鹽轉化液，該轉化液由以下重量份的原料配製而成：聚天冬氨酸1-2、檸檬酸鈉3-5、磷酸二氫鈉40-50、氟化鈉1-2、鄰羥基芳香醛2-3、氫氧化鉀2-5、無水乙醇60-80、聚乙烯吡咯烷酮1-2、納米介孔碳0.5-0.8、去離子水適量、冰醋酸適量。所述的轉化液由以下步驟製備得到：（1）將磷酸二氫鈉與少量的去離子水混合，攪拌使其完全溶解，所得溶液備用；（2）將檸檬酸鈉與少量的去離子水混合，攪拌使其完全溶解，所得溶液備用；（3）將氟化鈉與少量的去離子水混合，攪拌使其完全溶解，所得溶液備用；（4）將鄰羥基芳香醛與30-50重量份無水乙醇混合，攪拌至其完全溶解後備用；（5）將聚天冬氨酸、氫氧化鉀混合研磨4-5min後投入步驟（4）體系中，在50-60℃水浴條件下攪拌反應40-60min，反應結束後混合溶液抽濾，濾液經重結晶，得席夫鹼配合物，將其真空乾燥後備用；（6）將聚乙烯吡咯烷酮、餘量的無水乙醇投入反應容器中，開啟攪拌裝置，轉速控制為300-500轉/分鐘，隨後加入納米介孔碳，攪拌分散1-2h後加入步驟（5）製備的席夫鹼配合物，繼續處理30-40min後加入10-15重量份的去離子水，混合20-30min後停止攪拌，體系進行抽濾處理，所得濾物經真空乾燥後備用；濾液備用；（7）將步驟（1）、（2）、（3）、（6）製備的物料混合均勻後加入去離子水調節至體系中磷酸二氫鈉濃度為20-25g/L，再用冰醋酸調節體系pH值為3.5-4，即得所述的轉化液。所述的一種用於鎂合金表面處理的席夫鹼配合物-磷酸鹽轉化液的使用方法，包括以下步驟：（1）將鎂合金表面經除油、水漂洗、酸侵蝕、水漂洗、鹼活化、水漂洗等步驟後自然晾乾備用；（2）將預處理後的鎂合金浸泡於溫度為40-50℃的席夫鹼配合物-磷酸鹽轉化液中反應10-15min後取出，再用水衝洗工件，自然晾乾即可。本發明選用磷酸二氫鈉作為主成膜劑，佐以檸檬酸鈉、氟化鈉等助劑，還加入了與金屬離子具有良好螯合效果的聚天冬氨酸席夫鹼配合物，並將其負載於納米介孔碳上，提高其在體系中的分散性，實現均勻附著的目的，同時還能顯著的提高膜層的抗磨性能，提高對合金表面的機械防護。本發明製備的轉化液可在合金表面快速成膜，並快速螯合金屬離子形成長效穩定的防護膜層，有效的改善了傳統磷酸膜膜層機械性能差、防護周期短的性能，同時膜層相容性好、環保低毒、緩蝕阻垢，可保持合金表面的光潔度，顯著改善鎂合金表面性能。具體實施方式一種用於鎂合金表面處理的席夫鹼配合物磷酸鹽轉化液，該轉化液由以下重量份的原料配製而成：聚天冬氨酸1、檸檬酸鈉3、磷酸二氫鈉40、氟化鈉1、鄰羥基芳香醛2、氫氧化鉀2、無水乙醇60、聚乙烯吡咯烷酮1、納米介孔碳0.5、去離子水適量、冰醋酸適量。該轉化液由以下步驟製備得到：（1）將磷酸二氫鈉與少量的去離子水混合，攪拌使其完全溶解，所得溶液備用；（2）將檸檬酸鈉與少量的去離子水混合，攪拌使其完全溶解，所得溶液備用；（3）將氟化鈉與少量的去離子水混合，攪拌使其完全溶解，所得溶液備用；（4）將鄰羥基芳香醛與30重量份無水乙醇混合，攪拌至其完全溶解後備用；（5）將聚天冬氨酸、氫氧化鉀混合研磨4min後投入步驟（4）體系中，在50℃水浴條件下攪拌反應60min，反應結束後混合溶液抽濾，濾液經重結晶，得席夫鹼配合物，將其真空乾燥後備用；（6）將聚乙烯吡咯烷酮、餘量的無水乙醇投入反應容器中，開啟攪拌裝置，轉速控制為300轉/分鐘，隨後加入納米介孔碳，攪拌分散1h後加入步驟（5）製備的席夫鹼配合物，繼續處理30min後加入10重量份的去離子水，混合20min後停止攪拌，體系進行抽濾處理，所得濾物經真空乾燥後備用，濾液備用；（7）將步驟（1）、（2）、（3）、（6）製備的物料混合均勻後加入去離子水調節至體系中磷酸二氫鈉濃度為20g/L，再用冰醋酸調節體系pH值為3.5，即得所述的轉化液。該轉化液的使用方法包括以下步驟：（1）將鎂合金表面經除油、水漂洗、酸侵蝕、水漂洗、鹼活化、水漂洗等步驟後自然晾乾備用；（2）將預處理後的鎂合金試樣浸泡於40℃席夫鹼配合物磷酸鹽轉化液中反應15min後取出，再用水衝洗工件，自然晾乾即可。對鎂合金試樣表面的轉化膜進行性能測試，測試結果為：形貌:宏觀為墨綠色，成膜均勻平整，微觀結果為立體網狀結果，有輕微裂紋，膜厚5.4μm。耐腐蝕性：將未經處理的鎂合金基體與試樣分別鹽霧試驗和溼熱試驗，結果如下：項目鹽霧試驗溼熱試驗基體8h後全面腐蝕，產生大量腐蝕物24h後表面變色、出現大量氣泡試樣65h後表面出現腐蝕斑點220h後表面輕微變色，少量氣泡當前第1頁1 2 3