一种在AZ91D镁合金表面制备磷酸盐转化膜的方法与流程

本发明涉及az91d镁合金表面膜的制备领域，具体为一种在az91d镁合金表面制备磷酸盐转化膜的方法。

背景技术：

镁合金因具有低密度、高比强度、良好的电磁屏蔽性能和减振性能、易于回收再利用等特点，被广泛应用于运输、电子、航空航天、生物医学和军事领域等。镁合金产品因环境友好特性，被认为是21世纪“绿色金属”材料。然而，镁具有低标准电极电位（-2.37v）和高化学活性，其在不同的环境下容易被腐蚀，极大地限制了镁合金的开发和工业应用。

在镁合金中，磷酸盐转化膜作为铬酸盐的替代物，既降低了对环境的污染，又与铬酸盐转化膜的耐腐蚀性能相当。

为了改善镁合金的耐腐蚀性能，已经研发了各种方法来保护其表面，如化学转化处理、电镀、化学镀、有机涂层、阳极氧化、微弧氧化和气相沉积等。其中，化学转化方法由于加工设备简单、操作方便、成本低等优点，在表面防护处理中占有较大的比例。但是，镁合金的磷化工艺还不够成熟，膜层的防护效果也不是很好。钒酸盐由于同铬酸盐有着相似的自愈性，常被用作防腐蚀涂层的缓蚀剂，有利于提高形成膜层的质量。

虽然现有技术和一些论文中也有提出镁合金表面的磷酸盐转化膜，也有提出镁合金表面的磷酸盐转化膜的制备方法，但是制备方法有的比较复杂，过程不够简单，因此，在此基础上，有必要提供一种制备镁合金表面的磷酸盐转化膜较为简单的方法，同时也可以改善镁合金的耐蚀性，从而有效地保护基体。

技术实现要素：

本发明为了解决az91d镁合金表面磷酸盐转化膜制备的问题，提供了一种在az91d镁合金表面制备磷酸盐转化膜的方法。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种在az91d镁合金表面制备磷酸盐转化膜的方法，包括以下步骤：

a.基体预处理：将压铸az91d镁合金板切割成一定尺寸并打磨以去除表面缺陷，用工业酒精超声清洗，之后再用naoh溶液和na3po4溶液碱洗去油，水洗，最后用h3po4溶液、h3bo3溶液和nh4hf2溶液一步酸洗活化，水洗，即得制备磷酸盐转化膜的基体；

b.磷酸盐转化液的制备：在容器中加入h3po4溶液、mn(h2po4)2溶液和nh4vo3溶液，混合均匀；

c.磷酸盐转化膜的制备：先将水浴锅提前加水并加热到一定温度并保持恒温，然后在室温下用naoh溶液将磷酸盐转化液的ph调到一定的值，然后，将装有磷酸盐转化液的容器放在恒温水浴锅中加热，当磷酸盐转化液的温度达到一定值时，将经过预处理的基体悬挂在磷酸盐转化液中开始转化反应，处理一定时间后，取出基体，用自来水和蒸馏水冲洗后，烘干，制得磷酸盐转化膜。

本发明是为az91d镁合金表面磷酸盐转化膜的制备而设计发明的，首先将压铸的az91d镁合金板切割后进行打磨，去除其表面的缺陷，然后用工业酒精进行超声清洗，之后采用naoh溶液和na3po4溶液碱洗除油，然后水洗，最后用h3po4溶液、h3bo3溶液和nh4hf2溶液一步酸洗活化，水洗，这个一步酸洗活化的过程时间较之前其他制作磷酸盐转化膜的方法，时间大幅缩短，同时也省略了步骤，酸性条件下活化，是为了在镁合金表面做个打底层，增加表面粗糙度，提高膜层的结合力，而且酸洗以后表面的活化位点更多，接着水洗后成为制备磷酸盐转化膜的基体；然后制备磷酸盐转化液，将h3po4溶液、mn(h2po4)2溶液和nh4vo3溶液这三种一定浓度的溶液，混合均匀即得；最后制备磷酸盐转化膜，先将水浴锅提前加水并加热到一定温度并保持恒温，然后在室温下用naoh溶液将磷酸盐转化液的ph调到一定的值，然后，将装有磷酸盐转化液的容器放在恒温水浴锅中加热，当磷酸盐转化液的温度达到一定值时，将经过预处理的基体悬挂在磷酸盐转化液中开始转化反应，处理一定时间后，取出基体，用自来水和蒸馏水冲洗后，烘干，制得磷酸盐转化膜。

进一步的，步骤a中用工业酒精超声清洗的时间为10分钟。

进一步的，步骤a中naoh溶液的浓度为45g/l，na3po4溶液浓度为10g/l，并在60±2℃下碱洗10分钟。

进一步的，步骤a中采用60ml/l的h3po4溶液、30g/l的h3bo3溶液和40g/l的nh4hf2溶液，在室温下酸洗活化30秒。

进一步的，步骤b中h3po4溶液浓度为8ml/l、mn(h2po4)2溶液浓度为15g/l、nh4vo3溶液浓度为0.5g/l。

进一步的，步骤c中磷酸盐转化液的ph值调节到4.0。

进一步的，步骤c中磷酸盐转化液的温度为50℃。

进一步的，步骤c中处理时间为20分钟。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种在az91d镁合金表面制备磷酸盐转化膜的方法，使得镁合金表面的磷酸盐转化膜均匀致密，显微裂纹较少，可有效的保护镁合金基体。同时该工艺中一步酸洗活化的活化时间大幅减少，酸洗活化常规都是分两步，要用20-30分钟，本发明中直接简化成了一步，且活化时间缩短到了了30秒；活化的环境一般都在碱性环境下活化，本发明在酸性环境下活化，酸洗以后表面的活化位点更多；本发明中采用了nh4vo3溶液，这样使磷酸盐转化膜达成了更好的效果。

附图说明

图1是本发明制备的磷酸盐转化膜的sem图。

图2是本发明制备的磷酸盐转化膜的eds图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

一种在az91d镁合金表面制备磷酸盐转化膜的方法，包括以下步骤：

a.基体预处理：将压铸az91d镁合金板切割成一定尺寸并打磨以去除表面缺陷，用工业酒精超声清洗，之后再用naoh溶液和na3po4溶液碱洗去油，水洗，最后用h3po4溶液、h3bo3溶液和nh4hf2溶液一步酸洗活化，水洗，即得制备磷酸盐转化膜的基体；

b.磷酸盐转化液的制备：在容器中加入h3po4溶液、mn(h2po4)2溶液和nh4vo3溶液，混合均匀；

c.磷酸盐转化膜的制备：先将水浴锅提前加水并加热到一定温度并保持恒温，然后在室温下用naoh溶液将磷酸盐转化液的ph调到一定的值，然后，将装有磷酸盐转化液的容器放在恒温水浴锅中加热，当磷酸盐转化液的温度达到一定值时，将经过预处理的基体悬挂在磷酸盐转化液中开始转化反应，处理一定时间后，取出基体，用自来水和蒸馏水冲洗后，烘干，制得磷酸盐转化膜。

本实施例中，取一定的试样，进行基体预处理，砂纸打磨→水洗→碱洗除油→水洗→一步酸洗活化→水洗→转化成膜处理→水洗→干燥，具体如下：选用尺寸为：20mm×20mm×1mm的压铸az91d镁合金轧板为基体，经180、400、800、1200、2000目砂纸逐次打磨，以去除表面的缺陷，再用工业酒精在超声波清洗器中清洗10分钟之后，再用45g/l的naoh溶液和10g/l的na3po4溶液，在60±2℃下处理10分钟后，水洗，再用混合溶液在室温下处理30秒后，混合溶液组成为60ml/l的h3po4溶液、30g/l的h3bo3溶液和40g/l的nh4hf2溶液，最后水洗，制得基体。

磷酸盐转化液的制备：在烧杯中加入8ml/l的h3po4溶液、15g/l的mn(h2po4)2溶液和0.5g/l的nh4vo3溶液，然后混合均匀。

先将水浴锅提前加水并加热至一定温度并保持恒温，然后在室温下用naoh溶液将磷酸盐转化液的ph调到4.0，然后，将装有磷酸盐转化液的烧杯放在恒温水浴锅中加热，当磷酸盐转化液的温度达到50℃时，将经过预处理的基体悬挂在磷酸盐转化液中以开始转化反应，处理20分钟后，取出试样，用自来水和蒸馏水冲洗后，用吹风机吹干，制得磷酸盐转化膜。

图1是本发明制备的磷酸盐转化膜的sem图，从图1可见，磷酸盐膜层呈网状结构，转化膜的表面比较平整，致密，且有少量的微裂纹。

图2是本发明制备的磷酸盐转化膜的eds图，磷酸盐转化膜除了由mg、mn、p、o、al等主要元素组成外，还存在少量的v元素，这证明偏钒酸铵也参与成膜反应。另外，v和o元素的存在表明转化膜中仍存在少量v的氧化物和氢氧化物。

通过以上试验可得出：本发明可以在镁合金表面制备具有致密均匀、微裂纹较少的磷酸盐转化膜，膜层主要由mg、mn、p、o、al、v等元素组成，其可以更好地保护镁合金。

本发明要求保护的范围不限于以上具体实施方式，而且对于本领域技术人员而言，本发明可以有多种变形和更改，凡在本发明的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本发明的保护范围之内。