【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于镁合金加工，具体涉及一种镁合金无铬无磷化学转化膜处理剂及其应用。
技术介绍
1、镁合金是一种轻量化金属材料，具有较低的密度、优异的机械性能、良好的电磁屏蔽性能和良好的加工性，在工业领域中如交通、电子、军事和生物医学等中有广泛的应用，有绿色工程金属的美誉。镁合金材料在汽车、火车和船舶等运输工具上的应用能够显著降低交通工具的重量，降低油耗和废气的排放，有效保护环境。电子器件设计中对材料轻量化的要求很高，所以一些日常使用的数码家电产品，如数码摄像机、笔记本电脑和手机等中已逐步使用镁合金材料。相对传统工程塑料，镁铝合金的外壳散热、电磁屏蔽性好，且轻薄、抗摔和美观。航天器、武器等军事产品的轻量化也是未来军工材料的研究趋势。镁合金作为轻质金属，在军工材料领域有巨大的应用前景，目前航天器的某些部件，如天线，接头，支架等也已经开始使用镁合金材料。
2、但镁合金的电极电位在-2.731v，电化学活性极其活泼，在大气环境中极易生成疏松、多孔的氧化膜，且与表面的金属间化合物构成的微电偶会加速其腐蚀过程。这些表面特性导致镁合金的耐蚀性较差，限制了其应用。
3、表面改性技术作为一种重要的腐蚀防护的方法，能够在基材表面形成一种具有隔绝腐蚀介质的功能性阻挡层，进而提升镁合金的耐蚀性，延长其使用寿命。镁合金的表面改性技术主要包括化学转化膜、阳极氧化层、扩散涂层、电镀/化学镀层、气相沉积层和有机涂层等。其中，化学转化膜作为一种操作简单、经济高效，不需要特殊设备，适用于结构复杂和大尺寸工件的工艺，被广泛应用。
4、
5、cn106350794a公开了一种条件相对苛刻、操作工艺复杂的镁合金稀土转化膜的成膜方法，通过让镁合金跟水溶液/水蒸气接触反应，形成高度结晶的氧化镁、氢氧化镁与稀土氧化物、稀土氢氧化物的复合涂层该方法在需要在160℃、180min的反应釜中完成反应，操作难度大，不适合产业化生产。
6、cn101469421b公开了一种由硫酸高铈、硫酸、植酸、缓蚀剂和缓冲剂组成的附着力较好。耐蚀性和耐磨性较好，漆膜附着力较好，电阻较低的化学转化膜。镁合金植酸转化膜的耐腐蚀性可能受到环境条件和特定溶液的影响。在某些腐蚀性强的环境中，植酸转化膜可能无法提供足够的保护，导致镁合金的腐蚀。该膜层通过了8h盐雾实验，耐蚀性不足。
7、cn109023333b公开了一种镁合金耐湿热导电-耐蚀化学转化膜的制备工艺，通过在α相上形成较厚的化学转化膜，该膜层赋予了镁合金薄弱区域α相良好的耐蚀性能；同时，β相上形成极薄的氧化膜，且β相凸出于α相而成为“导电斑点”，使化学转化膜具有良好的导电性能。该钝化体系采用钙、钒作为成膜物质，通过48h盐雾试验，耐蚀性有一定提升，但钝化体系中存在磷化物，存在废水处理复杂的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，为了提升镁合金的耐蚀性能，本专利技术提供了一类无铬无磷化学转化膜处理及其制备方法，适用于镁合金压铸件、压延件，同时具有环境友好、低电阻率、耐蚀性强、附着力好等优点。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种镁合金无铬无磷化学转化膜处理剂，包括如下组分：含钼化合物、含钒化合物、含锂化合物、氧化剂、含铜/镍化合物、成膜促进剂、缓冲剂、缓蚀剂。
4、本专利技术使用后的工件具有低电阻率和高耐蚀性能，膜层厚度均匀，颜色为灰色到灰褐色之间，易于分辨是否成膜，漆膜附着力强。该制备工艺成分简单、原料易得、成本低、操作简便，工艺稳定，适合产业化生产。
5、本专利技术以含钒化合物、特别是钒酸盐为基础进行研究，研究中发现缺少含钒化合物的加入会导致无法在表面形成钝化层，甚至会进一步造成工件的加速腐蚀而无法使用。钒酸盐以聚合物的形式吸附在镁合金基体上，形成类似溶胶-凝胶的小分子聚合物与上述沉淀物共沉积。钒酸盐不仅作为填孔剂填充孔隙，还作为氧化剂和钝化剂提升膜层生成速率和致密程度。
6、优选的，包括如下浓度的组分：所述含钼化合物1～50g/l、所述含钒化合物1～50g/l、所述含锂化合物1～10g/l、所述氧化剂1～50g/l、所述含铜/镍化合物1～20g/l、所述成膜促进剂1～20g/l、所述缓冲剂1～20g/l、所述缓蚀剂1～20g/l。
7、优选的，所述含钼化合物包括氧化钼、钼酸、钼酸铵、钼酸钠、钼酸钙、硝酸钼、乙酸钼、钼酸镁中的一种或多种；所述含钒化合物包括氟化钒、氯化钒、氯化氧钒、溴化钒、碘化钒、硫酸钒、偏钒酸盐、硫酸盐钒、硝酸钒中的一种或多种；所述含锂化合物包括氢氧化锂、碳酸锂、氯化锂、乙酸锂、硫酸锂中的一种或多种。
8、含钼化合物是用于赋予镁成分低电阻和高耐腐蚀性的基本成分之一。这些包括各种无机或有机化合物，实例包括氧化钼、钼酸、钼酸铵、钼酸钠、钼酸钙、硝酸钼、乙酸钼、钼酸镁。
9、含钒化合物是用于赋予镁成分低电阻和高耐腐蚀性的基本成分之一。这些包括各种无机或有机化合物，实例包括氟化钒、氯化钒、氯化氧钒、溴化钒、碘化钒、硫酸钒、偏钒酸盐、硫酸盐钒、硝酸钒。
10、含锂化合物是用于改善镁合金化学转化液的性能和膜的质量，从而提高材料的应用性能和可靠性。实例包括氢氧化锂、碳酸锂、氯化锂、乙酸锂、硫酸锂等。
11、优选的，所述氧化剂包括过硫酸盐、过硼酸盐、次氯酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、钒酸盐、碘酸盐、次溴酸盐、亚氯酸盐、溴酸盐、高锰酸盐、高碘酸盐中的一种或多种；所述含铜/镍化合物包括硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、乙酸铜、氧化铜、硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、乙酸镍中的一种或多种；所述成膜促进剂包括十二烷基硫酸钠、辛基磺酸钠、十二烷基磺酸钠、乙二胺四乙酸、乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种；所述缓冲剂包括醋酸铵、硼酸、草酸中的一种或多种；所述缓蚀剂包括苯甲酸、乙二胺四乙酸、氟化钠、氟化铵中的一种或多种。
12、铜/镍化合物用于表面的优先成核，以提供后续钼、钒离子沉积的沉积位点，从而形成含铜/镍化合物与钼、钒之间的协同作用，构建多层化学转化膜，以提高膜层的致密性和耐蚀性。含铜化学物可包括硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、乙酸铜、氧化铜等；含镍化合物可包括硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、乙酸镍等。
13、氧化剂加速镁的溶解，并促进阴极析氢反应引起的碱化。这些包括各种无机或有机化合物，如过硫酸盐、过硼酸盐、次氯酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种镁合金无铬无磷化学转化膜处理剂，其特征在于，包括如下组分：含钼化合物、含钒化合物、含锂化合物、氧化剂、含铜/镍化合物、成膜促进剂、缓冲剂、缓蚀剂。
2.如权利要求1所述镁合金无铬无磷化学转化膜处理剂，其特征在于，包括如下浓度的组分：所述含钼化合物1～50g/L、所述含钒化合物1～50g/L、所述含锂化合物1～10g/L、所述氧化剂1～50g/L、所述含铜/镍化合物1～20g/L、所述成膜促进剂1～20g/L、所述缓冲剂1～20g/L、所述缓蚀剂1～20g/L。
3.如权利要求1所述镁合金无铬无磷化学转化膜处理剂，其特征在于，所述含钼化合物包括氧化钼、钼酸、钼酸铵、钼酸钠、钼酸钙、硝酸钼、乙酸钼、钼酸镁中的一种或多种；所述含钒化合物包括氟化钒、氯化钒、氯化氧钒、溴化钒、碘化钒、硫酸钒、偏钒酸盐、硫酸盐钒、硝酸钒中的一种或多种；所述含锂化合物包括氢氧化锂、碳酸锂、氯化锂、乙酸锂、硫酸锂中的一种或多种。
4.如权利要求1所述镁合金无铬无磷化学转化膜处理剂，其特征在于，所述氧化剂包括过硫酸盐、过硼酸盐、次氯酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、硝酸盐、亚硝酸
5.一种如权利要求1所述镁合金无铬无磷化学转化膜处理剂的应用，其特征在于，用于镁合金的钝化成膜。
6.如权利要求7所述应用，其特征在于，包括如下步骤：
7.如权利要求8所述应用，其特征在于，步骤(1)中，所述机械处理包括砂纸打磨、喷砂中的一种或多种；步骤(2)的操作包括：将经过步骤(1)处理后的所述工件浸入到碱性除油溶液中，温度60℃，时间3min；步骤(4)的操作包括：将经过步骤(3)处理后的所述工件浸入到酸洗处理溶液中，温度40℃，时间2min；步骤(6)的操作包括：将经过步骤(5)处理后的所述工件浸入到调整溶液中，超声清洗，循环过滤，温度60℃，时间2min；步骤(8)中，所述钝化成膜处理的处理温度包括20～50℃，处理时间包括3～15min。
8.如权利要求7所述应用，其特征在于，所述工件包括镁合金压铸件、镁合金压延件中的一种或多种；步骤(2)中，所述碱性除油溶液包括氢氧化钠、碳酸氢钠、硅酸钠和表面活性剂的复配物；步骤(4)中，所述酸洗处理溶液包括硝酸、氢氟酸、酒石酸、柠檬酸、乳酸、硫酸、盐酸、草酸、醋酸、氟硅酸中的一种或多种；步骤(6)中，所述调整溶液包括氢氧化钠、乙二胺四乙酸二钠、草酸铵、柠檬酸钠、酒石酸钾钠中的一种或多种；步骤(8)中，所述镁合金无铬无磷化学转化膜处理剂的pH包括2～6。
9.如权利要求7所述应用，其特征在于，步骤(2)中，所述表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、辛基磺酸钠、聚乙烯醇、OP-10中的一种或多种；步骤(6)中，采用包括钛管加热；所述循环过滤的方式包括在耐碱性过滤机中进行，滤布规格包括10μm。
10.一种如权利要求5所述应用获得的耐腐蚀镁合金工件。
...【技术特征摘要】
1.一种镁合金无铬无磷化学转化膜处理剂，其特征在于，包括如下组分：含钼化合物、含钒化合物、含锂化合物、氧化剂、含铜/镍化合物、成膜促进剂、缓冲剂、缓蚀剂。
2.如权利要求1所述镁合金无铬无磷化学转化膜处理剂，其特征在于，包括如下浓度的组分：所述含钼化合物1～50g/l、所述含钒化合物1～50g/l、所述含锂化合物1～10g/l、所述氧化剂1～50g/l、所述含铜/镍化合物1～20g/l、所述成膜促进剂1～20g/l、所述缓冲剂1～20g/l、所述缓蚀剂1～20g/l。
3.如权利要求1所述镁合金无铬无磷化学转化膜处理剂，其特征在于，所述含钼化合物包括氧化钼、钼酸、钼酸铵、钼酸钠、钼酸钙、硝酸钼、乙酸钼、钼酸镁中的一种或多种；所述含钒化合物包括氟化钒、氯化钒、氯化氧钒、溴化钒、碘化钒、硫酸钒、偏钒酸盐、硫酸盐钒、硝酸钒中的一种或多种；所述含锂化合物包括氢氧化锂、碳酸锂、氯化锂、乙酸锂、硫酸锂中的一种或多种。
4.如权利要求1所述镁合金无铬无磷化学转化膜处理剂，其特征在于，所述氧化剂包括过硫酸盐、过硼酸盐、次氯酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、钒酸盐、碘酸盐、次溴酸盐、亚氯酸盐、溴酸盐、高锰酸盐、高碘酸盐中的一种或多种；所述含铜/镍化合物包括硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、乙酸铜、氧化铜、硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、乙酸镍中的一种或多种；所述成膜促进剂包括十二烷基硫酸钠、辛基磺酸钠、十二烷基磺酸钠、乙二胺四乙酸、乙二醇、聚乙烯醇中的一种或多种；所述缓冲剂包括醋酸铵、硼酸、草酸中的一种或多种；所述缓蚀剂包括苯甲酸、乙二胺四乙酸、氟化钠、氟化铵中的一种或多种。
5.一种如权利要求1所述镁合金无铬...
【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，刘宁华，吴波，罗有斌，李宁，赖心翘，黎德育，田志斌，
申请(专利权)人：广州三孚新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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