本發(fā)明涉及的是一種鎂合金鋅鈣系磷化-環(huán)氧涂層的制備方法。具體地說是一種將環(huán)氧樹脂與化學(xué)及電化學(xué)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起應(yīng)用到鎂合金的表面涂層的制備工藝。

背景技術(shù)：

與其他金屬相比，鎂合金有著獨(dú)特的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在一下幾個方面：重量輕、優(yōu)良的機(jī)械加工性能與良好的鑄造性能、尺寸穩(wěn)定性與耐疲勞能力、高導(dǎo)熱性、良好的電磁屏蔽能力、極低的毒性、再生與環(huán)保能力。但是，鎂是一種非?；顫姷慕饘?，其標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-2.37v，比鐵的標(biāo)準(zhǔn)電極電位低約2v，比鋁還低約0.7v，在使用過程中會與周圍環(huán)境發(fā)生電化學(xué)或化學(xué)反應(yīng)，表面形成mgo、mg(oh)2的疏松多孔的氧化層，基本上對鎂合金基體不具有任何的保護(hù)能力，使得鎂合金耐蝕性和耐磨性極差，這也制約了鎂合金的發(fā)展。因此，鎂合金使用時必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?，以提高它的耐蝕和耐磨能力。

電化學(xué)和化學(xué)制備的轉(zhuǎn)化膜一般都存在大量的微孔和微裂紋等缺陷而有機(jī)涂層不存在這些缺陷，但是由于鎂合金與有機(jī)樹脂涂層化學(xué)性質(zhì)的差異，在鎂合金表面直接涂覆有機(jī)樹脂難以形成結(jié)合力較強(qiáng)的涂層，在使用過程中很容易脫落。所以需要應(yīng)用一些新的方法以綜合這兩者優(yōu)點(diǎn)。

公開號為cn101671824a的專利文件中公開了一種《鎂合金表面鋅鈣系磷化溶液及其轉(zhuǎn)化處理工藝》，其中所公開的磷化溶液，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、酒石酸鉀鈉0.5～2克、硝酸鈣0.5～2克。其磷化工藝流程為：堿洗脫脂→水洗→酸性活化→水洗→表面活化→水洗→轉(zhuǎn)化處理→水洗→烘干；其工作溫度40～70℃，時間為5～60分鐘。在鎂合金表面得到一層提高耐蝕性的鋅鈣系磷化膜。但其磷化溶液中含有亞硝酸鈉屬于強(qiáng)致癌化學(xué)物質(zhì)，對人體健康有很大害處，并且no^-在磷化過程中雖有一定的消耗，但是磷化廢液其余量仍然較大，消耗的部分也是以氮氧化合物的形式進(jìn)入大氣，況且上述膜層耐磨性并不好，因此對磷化膜表面進(jìn)行表面處理十分必要。

公開號為cn102534599a的專利文件中公開了一種《鑄造鎂合金工件噴涂涂裝前專用磷化劑及生產(chǎn)方法》，其中所公開的原料及質(zhì)量百分比為氧化鋅1.5～2.5％、磷酸4～12％、氫氟酸0.2～0.4％、碳酸鎳0.2～0.4％、檸檬酸0.2～0.8％、鉬酸銨0.5～1.6％、十二烷基硫酸鈉0.3～0.5％、還原鐵粉1～3％及水余量。改配方中并沒有鈣離子，不能形成耐腐蝕性、及結(jié)合性更高的鋅鈣系磷化膜，而要得到耐磨性更高的磷化表面，必須對表面進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠形成耐腐蝕性、耐磨性以及結(jié)合力優(yōu)良的涂層的有利于提高鎂合金耐蝕性的鋅鈣系轉(zhuǎn)化膜與環(huán)氧涂層的制備方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

將經(jīng)過預(yù)處理的鎂合金部件浸漬于鎂合金磷化溶液中進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，所述轉(zhuǎn)化處理的工作溫度為40～70℃、時間為10～70分鐘，然后浸入到環(huán)氧樹脂混合液中，靜置2分鐘后取出，在室溫下懸掛24小時，再經(jīng)過60℃熱處理2小時。

本發(fā)明還可以包括：

1、所述鎂合金磷化溶液以水為溶劑，每升水中含有：硝酸鈣0.5～10克、磷酸20～50克、氧化鋅5克～20克、檸檬酸2～20克、硝酸鈉1～10克、酒石酸鉀鈉1～10克、十二烷基苯磺酸鈉0.1～5克。

2、所述鎂合金磷化溶液的ph值為2～4。

3、環(huán)氧樹脂混合溶液由環(huán)氧樹脂、固化劑和納米填料組成。

本發(fā)明主要針對在電化學(xué)和化學(xué)制備的轉(zhuǎn)化膜一般都存在大量的微孔和微裂紋等缺陷而有機(jī)涂層不存在這些缺陷，而且改性后納米填料加入到環(huán)氧樹脂中能夠增強(qiáng)復(fù)合涂層的耐磨性韌性，但是由于鎂合金與有機(jī)樹脂涂層化學(xué)性質(zhì)的差異，在鎂合金表面直接涂覆有機(jī)樹脂難以形成結(jié)合力較強(qiáng)的涂層，在使用過程中很容易脫落。所以為綜合兩者優(yōu)點(diǎn)，使添加納米填料的環(huán)氧樹脂能夠很好的與磷化后的鎂合金表面結(jié)合形成鋅鈣系-環(huán)氧涂層。

本發(fā)明的用磷化溶液進(jìn)行鎂合金表面鋅鈣系磷化轉(zhuǎn)化處理的工藝流程包括：砂紙打磨→水洗→超聲→堿洗→水洗→酸性活化→水洗→表面活化→水洗→轉(zhuǎn)化處理→水洗→烘干磷化→表面改性處理→浸入環(huán)氧樹脂混合溶液；將經(jīng)過預(yù)處理后的鎂合金部件浸漬于上述鎂合金磷化溶液中進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，然后侵入到環(huán)氧樹脂混合液中，緩慢拉出，將得到的試樣在室溫下懸掛小時，再經(jīng)過熱處理，以使涂層充分固化。

本發(fā)明的環(huán)氧樹脂混合液其主要成份為環(huán)氧樹脂與固化劑，并加入改性后的納米填料，將納米填料加如入到環(huán)氧樹脂中能夠提高復(fù)合涂層的耐蝕、耐磨性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明磷化液中不但不含氟、鉻等污染有害的元素，還綜合了電化學(xué)與化學(xué)制備轉(zhuǎn)化膜與有機(jī)樹脂涂層的優(yōu)點(diǎn)，既克服了電化學(xué)與化學(xué)形成的轉(zhuǎn)化膜存在大量微孔和微裂紋的缺陷，又增強(qiáng)了有機(jī)樹脂涂層與鎂合金的結(jié)合力。無論是耐腐蝕性，結(jié)合力、尤其是耐磨性都有了很大的改善。

附圖說明

圖1是不同磷化膜及磷化膜涂環(huán)氧涂層的tafel曲線對比圖。

圖2是鋅鈣系磷化膜及磷化膜涂環(huán)氧涂層的摩擦系數(shù)的對比圖。

具體實(shí)施方式

下面舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)的描述。

例一：按下列配方配置鋅鈣系磷化溶液，每升水中含有：

磷酸37.5克，

氧化鋅9克，

檸檬酸5克，

硝酸鈉2克，

酒石酸鉀鈉2克，

十二烷基苯磺酸鈉0.2克。

調(diào)節(jié)溶液的ph值為3.23。

鋅鈣系磷化-環(huán)氧涂層制備的工藝流程：砂紙打磨→水洗→超聲→水洗→堿洗→水洗→酸洗→水洗→冷風(fēng)吹干→磷化。該工藝流程的具體步驟為：先將鎂合金打磨，再將鎂合金放入無水乙醇的燒杯中，在超聲清洗儀中超聲處理，通過堿洗除污、酸洗除氧化物得到表面均勻細(xì)致的鎂合金，然后經(jīng)過上述預(yù)處理后的鎂合金部件浸漬于上述鎂合金磷化溶液中進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理,其工作溫度40～70℃，時間為5～60分鐘。得到形成鋅系磷化膜的鎂合金。

例二：按下列配方配置鋅鈣系磷化溶液，每升水中含有：

硝酸鈣1.5克、

磷酸37.5克、

氧化鋅9克、

檸檬酸5克、

硝酸鈉2克、

酒石酸鉀鈉2克、

十二烷基苯磺酸鈉0.2克。

調(diào)節(jié)溶液的ph值為3.23。

鋅鈣系磷化膜的工藝流程：砂紙打磨→水洗→超聲→水洗→堿洗→水洗→酸洗→水洗→冷風(fēng)吹干→磷化。該工藝流程的具體步驟為：先將鎂合金打磨，再將鎂合金放入無水乙醇的燒杯中，在超聲清洗儀中超聲處理，通過堿洗除污、酸洗除氧化物得到表面均勻細(xì)致的鎂合金，然后經(jīng)過上述預(yù)處理后的鎂合金部件浸漬于上述鎂合金磷化溶液中進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理,其工作溫度40～70℃，時間為5～60分鐘。得到形成鋅鈣系磷化膜的鎂合金。

例三：按下列配方配置鋅鈣系磷化溶液，每升水中含有：

硝酸鈣1.5克、

磷酸37.5克、

氧化鋅9克、

檸檬酸5克、

硝酸鈉2克、

酒石酸鉀鈉2克、

十二烷基苯磺酸鈉0.2克。

調(diào)節(jié)溶液的ph值為3.23。

鋅鈣系磷化-環(huán)氧涂層制備的工藝流程：砂紙打磨→水洗→超聲→水洗→堿洗→水洗→酸洗→水洗→冷風(fēng)吹干→磷化→浸入環(huán)氧樹脂混合溶液。該工藝流程的具體步驟為：先將鎂合金打磨，再將鎂合金放入無水乙醇的燒杯中，在超聲清洗儀中超聲處理，通過堿洗除污、酸洗除氧化物得到表面均勻細(xì)致的鎂合金，然后將經(jīng)過預(yù)處理后的鎂合金部件浸漬于上述鎂合金磷化溶液中進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理,其工作溫度40～70℃，時間為10～70分鐘，然后侵入到環(huán)氧樹脂混合液中，靜置2分鐘后緩慢拉出，將得到的試樣在室溫下懸掛24小時，再經(jīng)過60℃熱處理2小時，以使涂層充分固化。

通過測量上述例一、二、三的樣品的tafel極化曲線摩擦系數(shù)和例二、三摩擦系數(shù)(結(jié)果如圖1、2所示)可以知道：

1.鋅鈣系磷化膜的耐腐蝕性優(yōu)于鋅系磷化膜，而鋅鈣系磷化膜涂覆環(huán)氧樹脂后，自腐蝕電流密度又有所降低，腐蝕電位也繼續(xù)升高，這可能是由于鋅鈣系磷化膜與環(huán)氧樹脂之間的結(jié)合性更牢固，cl^-等腐蝕性介質(zhì)更難以穿透外層的保護(hù)膜層到達(dá)基體的緣故。綜上所述鋅鈣系磷化膜涂環(huán)氧樹脂后其耐腐蝕性最好。

2.通過摩擦系數(shù)的實(shí)驗(yàn)可以看出，通過涂覆環(huán)氧樹脂涂層，在相同條件下測試鎂合金表面涂層被破壞的時間明顯增加所以其抗磨能力得到明顯提高。