一種鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的封孔方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體涉及一種鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的封孔方法，屬于鎂合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，資源和環(huán)境已成為人類可持續(xù)發(fā)展的首要問(wèn)題，而鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，在節(jié)能減排方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì);加之高的比強(qiáng)度、比剛度和良好的導(dǎo)熱、減震、電磁屏蔽等優(yōu)異性能，在交通、電子通訊、航空航天、國(guó)防軍工等領(lǐng)域具有極其廣闊的應(yīng)用前景。然而，鎂的化學(xué)性質(zhì)活潑，電極電位很低(-2.37V)，且形成的氧化膜PB比小于I，導(dǎo)致鎂合金在應(yīng)用環(huán)境中極易遭到腐蝕破壞，腐蝕問(wèn)題嚴(yán)重地制約了鎂合金的開(kāi)發(fā)和廣泛應(yīng)用。
[0003]提高鎂合金抗腐蝕能力最簡(jiǎn)單的方法是對(duì)其進(jìn)行表面防護(hù)處理，而化學(xué)轉(zhuǎn)化處理是目前諸多方法中既方便、經(jīng)濟(jì)、又有效的表面處理技術(shù)，并可為后續(xù)的有機(jī)噴涂涂層提供良好的基底，提高有機(jī)噴涂涂層與基體之間的結(jié)合力。目前，最為成熟的化學(xué)轉(zhuǎn)化方法是鉻酸鹽處理法，盡管能夠在鎂合金表面形成一層性能良好且能顯著提高鎂合金耐蝕性的轉(zhuǎn)化膜，但是隨著人們對(duì)于環(huán)境保護(hù)的重視，這種轉(zhuǎn)化方法由于其中含有六價(jià)的鉻這一有毒物質(zhì)而對(duì)環(huán)境及人體會(huì)造成很大的傷害，因此其應(yīng)用受到很大的限制，因而新的綠色無(wú)污染的化學(xué)轉(zhuǎn)化方法亟待開(kāi)發(fā)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)于鎂合金的無(wú)鉻化學(xué)轉(zhuǎn)化方法做了很多研究，其中稀土轉(zhuǎn)化膜由于對(duì)環(huán)境無(wú)污染而成為其中較為引人注目的一種方法，但是稀土轉(zhuǎn)化膜呈典型的裂片狀結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重影響了轉(zhuǎn)化膜的連續(xù)性，降低了膜層對(duì)基體的覆蓋度，同時(shí)轉(zhuǎn)化膜疏松多孔，與基體的結(jié)合力弱。這種裂片狀結(jié)構(gòu)主要有兩個(gè)方面的原因:一方面由于鎂合金活潑的化學(xué)性質(zhì)，成膜過(guò)程中劇烈的析氫反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體，氣體在基體表面和膜層中的附著形成了轉(zhuǎn)化膜酥松的結(jié)構(gòu)以及低的結(jié)合力，此外部分氣泡在基體表面的聚集阻斷了成膜溶液和基體的接觸，降低了轉(zhuǎn)化膜的成膜效率;另一方面，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)化膜采用水作為成膜溶劑，在后期干燥過(guò)程中，轉(zhuǎn)化膜失水收縮。上層轉(zhuǎn)化膜厚度相對(duì)較大，收縮產(chǎn)生相互貫通的裂紋，降低了轉(zhuǎn)化膜的連續(xù)性。專利[CN102181851A]采用乙醇代替水作為成膜溶劑制備稀土鈰轉(zhuǎn)化膜，有效避免了反應(yīng)過(guò)快以及干燥失水引起的開(kāi)裂，但是成膜時(shí)間延長(zhǎng)，降低了轉(zhuǎn)化膜的成膜效率。專利[CN101113518A]采用硅酸鈉、甘酪素進(jìn)行封孔的方法封堵稀土轉(zhuǎn)化膜的裂紋，提高稀土轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性能，但效果不明顯。
[0004]因此，現(xiàn)有的鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理技術(shù)有待進(jìn)一步改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的封孔方法，解決上述的稀土轉(zhuǎn)化膜裂片狀結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)化膜不連續(xù)性，對(duì)基體的覆蓋度低的問(wèn)題。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
本發(fā)明所述的一種鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的封孔方法，包括如下步驟: (1)鎂合金預(yù)處理
a.打磨拋光:采用不同型號(hào)的砂紙及拋光機(jī)對(duì)鎂合金工件進(jìn)行打磨拋光；
b.脫脂:將鎂合金工件置于丙酮溶液中超聲處理10-30分鐘，功率200-1000W;
c.去離子水洗:將經(jīng)過(guò)脫脂處理的鎂合金工件在去離子水中浸泡10-30分鐘，熱風(fēng)吹干備用;
d.酸化:將經(jīng)過(guò)去離子水洗的鎂合金工件在氫氟酸中浸泡1-5分鐘，目的是增強(qiáng)稀土轉(zhuǎn)化膜與基體結(jié)合力；
e.去離子水洗:將經(jīng)過(guò)酸化的鎂合金工件在去離子水中浸泡10-30分鐘，熱風(fēng)吹干備用；
(2)將步驟(I)得到的鎂合金預(yù)處理工件浸入稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜溶液中浸泡10-60分鐘，使鎂合金工件表面得到鎂合金稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜；
(3)將步驟(2)得到的鎂合金工件浸入一定濃度的氧化石墨烯懸浮溶液中20-30分鐘，在溫度30-60°C下干燥1-3小時(shí)，使鎂合金工件表面得到氧化石墨烯封孔的鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。
[0007]優(yōu)選地，所述鎂合金為AZ91D鎂合金。
[0008]優(yōu)選地，所述步驟(2)中所述的稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜溶液由濃度為10_30g/L硝酸稀土、5-30g/L氟化鈉、l-10g/L檸檬酸組成。
[0009]優(yōu)選地，所述步驟(2)中的硝酸稀土為硝酸鈰、硝酸釔、硝酸釤中的一種。
[00? O ]優(yōu)選地，所述步驟(3 )中的氧化石墨稀的濃度為1-5mg/Lo
[0011]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明將鎂合金稀土轉(zhuǎn)化膜層浸入氧化石墨烯懸浮液中，氧化石墨烯浸入稀土轉(zhuǎn)化膜微裂紋中，增強(qiáng)了稀土轉(zhuǎn)化膜層的致密性。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，成本價(jià)格低廉，適合于不同形狀的器件;并且能夠顯著提高鎂合金耐腐蝕性能，與未封孔的稀土轉(zhuǎn)化膜相比，經(jīng)氧化石墨烯浸泡封孔處理的稀土轉(zhuǎn)化膜的自腐蝕電流密度下降兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明實(shí)施例3中未封孔的鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜形貌圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例3中氧化石墨烯封孔后的鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜形貌圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]實(shí)施例1:
預(yù)處理:將鎂合金工件進(jìn)行打磨拋光后置于丙酮溶液中超聲處理10分鐘，功率200-1000W;然后將得到的鎂合金工件在去離子水中浸泡10分鐘，熱風(fēng)吹干備用;再將經(jīng)過(guò)去離子水洗的鎂合金工件在氫氟酸中浸泡I分鐘，目的是增強(qiáng)稀土轉(zhuǎn)化膜與基體結(jié)合力;最后將經(jīng)過(guò)酸化的鎂合金工件在去離子水中浸泡10分鐘，熱風(fēng)吹干備用。
[0015]將預(yù)處理得到的鎂合金預(yù)處理工件浸入由濃度為10g/L硝酸鈰、5g/L氟化鈉、lg/L檸檬酸組成的稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜溶液中浸泡10分鐘，得到鎂合金稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜；
最后將得到的鎂合金工件浸入lmg/L的氧化石墨烯懸浮溶液中20分鐘，在溫度30°C左右下干燥I小時(shí)，得到氧化石墨烯封孔的鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，電化學(xué)測(cè)試表明，合金的腐蝕電流密度比未經(jīng)過(guò)氧化石墨烯封孔處理的降低2個(gè)以上數(shù)量級(jí)。
[0016]實(shí)施例2:
預(yù)處理:將鎂合金工件進(jìn)行打磨拋光后置于丙酮溶液中超聲處理30分鐘，功率200-1000W;然后將得到的鎂合金工件在去離子水中浸泡30分鐘，熱風(fēng)吹干備用;再將經(jīng)過(guò)去離子水洗的鎂合金工件在氫氟酸中浸泡5分鐘，目的是增強(qiáng)稀土轉(zhuǎn)化膜與基體結(jié)合力;最后將經(jīng)過(guò)酸化的鎂合金工件在去離子水中浸泡30分鐘，熱風(fēng)吹干備用。
[0017]將預(yù)處理得到的鎂合金預(yù)處理工件浸入由濃度為30g/L硝酸鈰、30g/L氟化鈉、5g/L檸檬酸組成的稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜溶液中浸泡60分鐘，得到鎂合金稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜；
最后將得到的鎂合金工件浸入5mg/L的氧化石墨烯懸浮溶液中30分鐘，在溫度60°C左右下干燥3小時(shí)，得到氧化石墨烯封孔的鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，電化學(xué)測(cè)試表明，合金的腐蝕電流密度與未經(jīng)過(guò)氧化石墨烯封孔處理的相比，降低了2個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0018]實(shí)施例3:
預(yù)處理:將鎂合金工件進(jìn)行打磨拋光后置于丙酮溶液中超聲處理20分鐘，功率200-1000W;然后將得到的鎂合金工件在去離子水中浸泡20分鐘，熱風(fēng)吹干備用;再將經(jīng)過(guò)去離子水洗的鎂合金工件在氫氟酸中浸泡3分鐘，目的是增強(qiáng)稀土轉(zhuǎn)化膜與基體結(jié)合力;最后將經(jīng)過(guò)酸化的鎂合金工件在去離子水中浸泡20分鐘，熱風(fēng)吹干備用。
[0019]將預(yù)處理得到的鎂合金預(yù)處理工件浸入由濃度為20g/L硝酸鈰、18g/L氟化鈉、3g/L檸檬酸組成的稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜溶液中浸泡20分鐘，得到圖1所示的鎂合金稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜；
最后將得到的鎂合金工件浸入3mg/L的氧化石墨烯懸浮溶液中25分鐘，在溫度45 °C左右下干燥2小時(shí)，得到圖2所示的氧化石墨烯封孔的鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，電化學(xué)測(cè)試表明，合金的腐蝕電流密度比未經(jīng)過(guò)氧化石墨烯封孔處理的降低3個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0020]由技術(shù)常識(shí)可知，本發(fā)明可以通過(guò)其他的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的實(shí)施方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，上述公開(kāi)的實(shí)施方案，就各方面而言，都只是舉例說(shuō)明，并不是僅有的。所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明所包含。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜封孔的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)鎂合金預(yù)處理 a.打磨拋光:采用不同型號(hào)的砂紙及拋光機(jī)對(duì)鎂合金工件進(jìn)行打磨拋光； b.脫脂:將鎂合金工件置于丙酮溶液中超聲處理10-30分鐘，功率200-1000W; c.去離子水洗:將經(jīng)過(guò)脫脂處理的鎂合金工件在去離子水中浸泡10-30分鐘，熱風(fēng)吹干備用; d.酸化:將經(jīng)過(guò)去離子水洗的鎂合金工件在氫氟酸中浸泡1-5分鐘，目的是增強(qiáng)稀土轉(zhuǎn)化膜與基體結(jié)合力； e.去離子水洗:將經(jīng)過(guò)酸化的鎂合金工件在去離子水中浸泡10-30分鐘，熱風(fēng)吹干備用； (2)將步驟(I)得到的鎂合金預(yù)處理工件浸入稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜溶液中浸泡10-60分鐘，使鎂合金工件表面得到鎂合金稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜； (3)將步驟(2)得到的鎂合金工件浸入一定濃度的氧化石墨烯懸浮溶液中20-30分鐘，在溫度30-60°C下干燥1-3小時(shí)，使鎂合金工件表面得到氧化石墨烯封孔的鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜封孔的方法，其特征在于，所述鎂合金為AZ91D鎂合金。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜封孔的方法，其特征在于，所述步驟(2)中所述的稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜溶液由濃度為10-30g/L硝酸稀土、5-30g/L氟化鈉、1-10g/L檸檬酸組成。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜封孔的方法，其特征在于，所述步驟(2)中的硝酸稀土為硝酸鈰、硝酸釔、硝酸釤中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜封孔的方法，其特征在于，所述步驟(3)中的氧化石墨稀的濃度為l-5mg/L。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的封孔方法，包括如下步驟：（1）鎂合金預(yù)處理；（2）將鎂合金預(yù)處理工件浸入稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜溶液中浸泡10-60分鐘，得到鎂合金稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜；（3）將步驟（2）得到的鎂合金工件浸入一定濃度的氧化石墨烯懸浮溶液中20-30分鐘，在溫度30-60℃下干燥1-3小時(shí)，得到氧化石墨烯封孔的鎂合金表面稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。本發(fā)明通過(guò)將鎂合金稀土轉(zhuǎn)化膜層浸入氧化石墨烯懸浮液，氧化石墨烯浸入稀土轉(zhuǎn)化膜微裂紋中，增強(qiáng)了稀土轉(zhuǎn)化膜層的致密性，解決了稀土轉(zhuǎn)化膜裂片狀結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)化膜不連續(xù)性，對(duì)基體的覆蓋度低的問(wèn)題，明顯提高鎂合金稀土化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性能。
【IPC分類】C23C22/82, C23C22/34
【公開(kāi)號(hào)】CN105624664
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610146039
【發(fā)明人】韓寶軍, 楊洋, 古東懂, 黃志娟, 方玲, 楊初斌, 彭光懷, 張小聯(lián), 王科軍
【申請(qǐng)人】贛南師范學(xué)院
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年3月15日