一種提高鎂合金表面防腐的處理液、製備方法及工藝的製作方法
2023-05-09 01:50:46
專利名稱：一種提高鎂合金表面防腐的處理液、製備方法及工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及鎂合金加工工序間的表面防腐保護處理技術，用於鎂合金加工工序之間防高溫高溼環境的腐蝕，可以替代防鏽油處理，避免影響後續加工或降低塗層的結合力。
背景技術：
1)鎂合金的腐蝕問題
鎂合金是一種電極電位極低(常用作犧牲陽極材料)、表面氧化膜不緻密(PB值小於 1)，且具有負差數效應的金屬材料，因此其耐蝕性能相對其他金屬結構材料極差。通常鎂合金工件在出廠銷售之前表面都要進行防護處理，其中最為常用的是表面鈍化或磷化或陽極氧化後再進行表面塗裝，塗裝主要採用的噴漆處理，由於鎂合金不耐酸，所以不能像鋼鐵件一樣直接進行陰極電泳塗裝。塗裝前的鈍化或陽極氧化用鉻酸鹽有較好的防腐蝕效果，但由於環保問題，這種表面預處理往往受到極大的限制。因此近年來出現了許多新型表面處理方法，如物理氣相沉積、熱噴塗、電鍍等，但這些塗層製備技術主要是針對鎂合金工件在服役環境中具有良好的耐蝕性，一方面塗層製備都是整體性的，塗層與基體有極好的附著性，塗層的製備技術相對成本較高，不能直接用於鎂合金工序間的防腐處理。2)鎂合金工序間的儲存問題
鎂合金的耐蝕性能極差，當鎂合金工件在加工過程中短期存放時，如果不進行表面的防護處理，因加工露出的新鮮表面就容易氧化會出現腐蝕痕跡，特別是在夏季高溫高溼環境下，這種現象更為嚴重，極大地影響鎂合金件的後續加工。利用鋼鐵件加工工序間防鏽的處理方法在鎂合金表面塗防鏽油，雖然能防止鎂合金工序間的腐蝕問題，但防鏽油容易浸滲入鎂合金的孔隙或毛細管內，對後續的最終表面處理的清洗造成極大的障礙，為此導致最終表面塗層極易與基體剝落，起不到應有的作用。鎂合金工序間雖然可以通過鈍化或陽極氧化或磷化進行防護，但必須專門的表面處理車間(室)或相應的工作人員，同時需要進行表面環保部門的認證許可，對於不具備相應表面處理的機加工車間難以進行上述的表面處理，只能送專門的表面處理部門進行處理，對於複雜零部件需要多次不同部位區域機加工，這種工序間的表面處理就顯得特別繁瑣，急需一種在機加工車間通過簡單處理就能防護工序間腐蝕問題的工藝。
發明內容
本發明的目的在於解決在機加工車間鎂合金加工工序間腐蝕的問題，通過發明的防鏽液及操作方法，能在線方便對鎂合金表面進行防腐處理的工藝技術。本發明在鎂合金件加工工序之間的防腐液配方和配製如下
一種提高鎂合金加工工序間表面防腐的處理液，其特徵在於所述處理液含有矽烷偶聯劑、稀土鹽、緩蝕劑、乙醇、去離子水中的兩種或多種成分組合，其主要配比為
矽烷2%-15%，去離子水或乙醇85%-98% ；或者矽烷4%-12%，乙醇4%-10%，去離子水80%-90% ； 其餘添加劑總量<1%。進一步的，所述矽烷偶聯劑的矽烷可以是環氧基、乙烯基或氨基的。進一步的，所述矽烷偶聯劑的矽烷為KH550、KH460、KH450、KH69或KH27。上述處理液的製備方法，所述方法如下
將單一矽烷偶聯劑或兩種偶聯劑混合攪拌，加入到去離子水或乙醇溶液中，或者去離子水與乙醇的混合溶液中攪拌均勻，之後進行水解，水解之後再添加微量的緩蝕劑和稀土
Τττ . ο一種提高鎂合金加工工序間表面防腐處理工藝，其特徵在於所述工藝採用所述的處理液，對鎂合金件進行浸泡或刷塗，浸泡時間為30秒-2分鐘。進一步的，所述鎂合金件經過防腐液處理後，還進一步包括高溫烘烤固化工藝使矽烷交聯，溫度為80-120°C，時間為10-30分鐘。進一步的，還進一步包括鹼液處理工序使矽烷交聯。本發明的防腐液和製備的鎂合金耐蝕膜層，具有以下特色
(1)防腐液環保無毒，處理過程沒有汙染問題，加入稀土鹽的防腐液具有一定的自修復
作用
(2)製備的耐蝕膜層無色透明，膜層厚度<2微米，該膜層緻密具有良好的耐蝕性，其自腐蝕電流密度比未處理的小一個數量級，其極化電阻比裸鎂合金大1-2個數量級。(3)經此處理後的表面對後續的表面處理不僅沒有任何負面影響，反而可以增加鎂合金表面與後續有機塗層或隔熱塗層的結合力。因此該工序間防腐處理也可以作為後續塗層處理的前處理工序。本發明的鎂合金工序間加工防鏽處理方法可用於任何牌號的鎂合金工件，特別是大型工件局部加工後的短時防腐處理，具有環保、簡便易行、操作性強的特點，經處理後的樣件可以經受大於50°C、溼度80%環境20天左右表面不出現腐蝕斑點。
圖1是未經防腐處理的樣品溼熱試驗後的表面形貌； 圖2是經防腐處理的樣品溼熱試驗後的表面形貌；圖3是AZ31鎂合金樣品不同處理的腐蝕速度圖。
具體實施例方式
本發明首先將鎂合金機加工件經過除油清理，然後將工件浸泡在防鏽液一定時間後取出，放入烘箱烘烤一定時間，取出即可。若工件太大，一個工件每次只是局部機加工，可以採用刷塗方式對加工部分進行表面處理，對難以用烘箱烘烤的工件，也可自然晾乾或用熱風吹乾。實施例1
選擇大小為70 mmX35mmX Imm的變形AZ31鎂合金。具體操作步驟為
(1)防腐液配置:KH550 去離子水:Ce(N03)3為10 :89.9 :0. 1，將上述三種成分的物質按比例配置攪拌後靜止防置，使其水解。(2)試樣預處理鹼洗除油一去離子水衝洗。(3)防腐處理將清洗好的試件放入防腐液中浸泡1分鐘，取出後放入烘箱在 120°C烘烤30分鐘，取出後室溫放置即可。經上述處理後的樣片與未處理的樣片經電極極化測試，前者自腐蝕電流密度為1. 28e_6A/cm2，後者為6. 77&_5A/cm2，其經防腐處理和未處理件的極化電阻分別為 8. 83θ4Ω · cm2,9. 46e2 Ω · cm2。實施案例2
選擇大小為70 mmX35mmX Imm的變形AZ31鎂合金具體操作步驟為
(1)防腐液配置KH460 去離子水體積比為8 :92，將KH460矽烷按比例放入去離子水中攪拌均勻後放置，使其水解。(2)防腐處理將加工後試片經砂紙打磨除油，擦拭乾淨後放入防腐液中浸泡30 秒，取出後放入烘箱在100°C烘烤30分鐘，取出後室溫放置即可。(3)經上述處理後的樣片與未處理的樣片經過加速溼熱實驗，在溫度為60°C，溼度 >80%的恆溫水浴箱中經過17天連續實驗，發現經處理後的樣件表面沒有任何腐蝕斑點，而未經處理的樣片在模擬溼熱試驗後表面有許多腐蝕斑(見圖1、圖2)。實施案例3
選擇大小為70 mmX35mmX Imm的變形AZ31鎂合金具體操作步驟為
(1)防腐液配置KH69:H20:CH3CH20H=2:2:96，將KH69矽烷按比例放入去離子水和乙醇溶液中攪拌均勻後放置，使其水解。(2)防腐處理將加工後試片經砂紙打磨除油，擦拭乾淨後放入防腐液中浸泡1分鐘，取出後晾乾即可。將裸鎂合金和經防腐處理後的鎂合金樣片放入5%NaCl溶液中加速浸泡5小時處理，可以發現裸鎂樣片大面積腐蝕，而經處理後的樣片只有少量的腐蝕(見圖3)。
權利要求
1.一種提高鎂合金加工工序間表面防腐的處理液，其特徵在於所述處理液含有矽烷偶聯劑、稀土鹽、緩蝕劑、乙醇、去離子水中的兩種或多種成分組合，其主要配比為矽烷2%-15%，去離子水或乙醇85%-98% ； 或者矽烷4%-12%，乙醇4%-10%，去離子水80%-90% ； 其餘添加劑總量<1%。
2.根據權利要求1所述的處理液，其特徵在於所述矽烷偶聯劑的矽烷可以是環氧基、乙烯基或氨基的。
3.根據權利要求2所述的處理液，其特徵在於所述矽烷偶聯劑的矽烷為KH550、 KH460、KH450、KH69 或 KH27。
4.根據權利要求2所述的處理液的製備方法，所述方法如下將單一矽烷偶聯劑或兩種偶聯劑混合攪拌，加入到去離子水或乙醇溶液中，或者去離子水與乙醇的混合溶液中攪拌均勻，之後進行水解，水解之後再添加微量的緩蝕劑和稀土 鹽ο
5.一種提高鎂合金加工工序間表面防腐處理工藝，其特徵在於所述工藝採用如權利要求1所述的處理液，對鎂合金件進行浸泡或刷塗，浸泡時間為30秒-2分鐘。
6.根據權利要求4所述的一種提高鎂合金加工工序間表面防腐處理工藝，其特徵在於所述鎂合金件經過防腐液處理後，還進一步包括高溫烘烤固化工藝使矽烷交聯，溫度為 80-120°C，時間為10-30分鐘。
7.根據權利要求4所述的一種提高鎂合金加工工序間表面防腐處理工藝，其特徵在於還進一步包括鹼液處理工序使矽烷交聯。
全文摘要
一種提高鎂合金表面防腐的處理液、製備方法及工藝，用於各種鎂合金在機加工間隙短時的表面保護，所述處理液含有矽烷偶聯劑、稀土鹽、緩蝕劑、乙醇、去離子水中的兩種或多種成分組合，其主要配比為矽烷2%-15%，去離子水或乙醇85%-98%；或者矽烷4%-12%，乙醇4%-10%，去離子水80%-90%；其餘添加劑總量<1%。該處理液操作簡便易行。處理後的膜層厚度小於2微米，可以抵抗溫度高於50℃、溼度大於80%的環境不低於15天，即經處理後的鎂合金在高熱高溼環境下15天表面無腐蝕痕跡。本發明的防腐膜層有如下特性1)與合金基體優異結合力；2)良好的抗高溫高溼能力；3)不影響工件的後續加工及表面塗裝。
文檔編號C09D5/08GK102260424SQ20111020435
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月21日 優先權日2011年7月21日
發明者吳超雲, 張津, 朱阮利, 鄭國梁 申請人:北京科技大學