專利名稱：鎂合金表面防腐處理方法及其鎂制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂合金表面防腐處理方法及其鎂制品。
背景技術(shù)：
鎂合金具有質(zhì)量輕、散熱性能好等優(yōu)點，在通訊、電子、交通運輸、建筑及航天航空等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而，由于鎂合金的化學(xué)活性較高，在空氣中很容易氧化，生成疏松、保護(hù)能力差的氧化膜，導(dǎo)致鎂合金在潮濕的大氣、土壤和海水中容易發(fā)生嚴(yán)重腐蝕，導(dǎo)致使用鎂合金的壽命縮短，阻礙了鎂合金的廣泛應(yīng)用。為了提高鎂合金的耐腐蝕性能，通常需要對鎂合金表面進(jìn)行表面成膜處理，常見的處理手段有陽極氧化處理、烤漆等，但這些工藝都存在較大的環(huán)境污染問題。而真空鍍膜 (PVD)技術(shù)雖是一種非常環(huán)保的鍍膜工藝，且可鍍制的膜層種類豐富、耐磨性能優(yōu)異，但鎂合金表面通常具有較多的細(xì)小凹陷或孔隙，而PVD工藝沉積的膜層通常具有基體表面的仿形結(jié)構(gòu)，且沉積于這些凹陷或空隙內(nèi)的膜層往往其它區(qū)域的要薄，所以在使用過程中，所述凹陷或空隙區(qū)域往往更容易發(fā)生點蝕，使膜層無法有效地防止鎂合金基體被防腐。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種可效提高鎂合金防腐性能的防腐處理方法。另外，還有必要提供一種由上述方法制得的鎂制品。一種鎂合金表面防腐處理方法，包括以下步驟提供鎂合金基體；對鎂合金基體進(jìn)行化學(xué)除油；采用以硝酸鈰和高錳酸鉀為主要成膜劑的成膜溶液對鎂合金基體進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，以于鎂合金基體上形成一層鈰鹽轉(zhuǎn)化膜；通過真空鍍膜方法在該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜上形成由難熔化合物組成的陶瓷涂層。由上述鎂合金表面防腐處理方法所獲得的鎂制品，包括鎂合金基體、形成于鎂合金基體表面的鈰鹽轉(zhuǎn)化膜及形成于該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜上的由難熔化合物組成的陶瓷涂層。其中，該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜經(jīng)用硝酸鈰和高錳酸鉀為主要成膜劑的成膜溶液對鎂合金基體進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理而形成。本發(fā)明的鎂合金表面防腐處理方法先通過化學(xué)轉(zhuǎn)化處理于鎂合金基體上制備一層鈰鹽轉(zhuǎn)化膜，然后于該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜上鍍覆耐磨陶瓷涂層。其中該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜一方面將鎂合金基體表面平整化，另一方面鈰鹽轉(zhuǎn)化膜自身結(jié)構(gòu)致密，阻擋性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，與鎂合金基體結(jié)合力強，具有良好的防腐功能。而外層耐磨的陶瓷涂層，可保護(hù)鈰鹽轉(zhuǎn)化膜不易受到機械損傷。因此，經(jīng)該方法處理的鎂制品具有良好的抗腐蝕性能。


圖1為由本發(fā)明較佳實施例的鎂合金表面防腐處理方法所制得的鎂制品的剖視示意圖。圖2為本發(fā)明較佳實施例的鎂合金表面防腐處理方法中所用真空鍍膜設(shè)備示意圖。主要元件符號說明
鎂制品鎂合金基體鈰鹽轉(zhuǎn)化膜陶瓷涂層氧化鋁層氮氧化鉻層磁控濺射設(shè)備真空室真空泵3轉(zhuǎn)架4鋁靶5鉻靶6氣源通道 7
具體實施例方式本發(fā)明較佳實施例鎂合金表面防腐處理方法包括如下步驟
請參閱圖1，提供鎂合金基體20。對鎂合金基體20進(jìn)行化學(xué)除油?；瘜W(xué)除油是將鎂合金基體20浸漬于60-80°C 的除油溶液中30-60s。所用除油溶液為含25-30g/L碳酸鈉(Na2CO3)、20_25g/L磷酸三鈉 (Na3PO4 · 12H20)及l(fā)_3g/L乳化劑的水溶液，其中所述乳化劑可用0P-10乳化劑，其主要組分為烷基酚與環(huán)氧乙烷的縮合物。對鎂合金基體20進(jìn)行堿蝕處理。該堿蝕處理步驟是將鎂合金基體20浸漬于 40-50°C的堿性蝕刻液中34s。所用堿性蝕刻液為含40-70g/L氫氧化鈉(NaOH)、10_20g/ LNa3PO4 ·12Η20、25-3(^/ Ν&20)3&40-5(^/1氟化鈉(NaF)的水溶液。該堿蝕處理一方面用于溶解消低鎂合金基體20上突出的部位，使鎂合金基體20表面趨于平整，另一方面可進(jìn)一步去除鎂合金基體20表面的油污。采用以硝酸鈰(Ce (NO3) 3)和高錳酸鉀(KMnO4)為主要成膜劑的成膜溶液對鎂合金基體20進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，以于鎂合金基體20上形成鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30。該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30的主要成分為三價鈰、四價鈰及二價錳離子的氫氧化物或氧化物。該成膜溶液可為含5_20g/L硝酸鈰及2-10g/L高錳酸鉀的水溶液，該成膜溶液的 PH值為1-5。較佳地，該成膜溶液為含llg/L硝酸鈰及4g/L高錳酸鉀的水溶液，其pH值為 2。處理方法可將經(jīng)上述堿蝕處理的鎂合金基體20浸泡于20-50°C的該成膜溶液中15-50 分鐘，浸泡過程中可攪拌成膜溶液。較佳地，浸泡過程中該成膜溶液的溫度保持為35°C，浸泡時間為20分鐘。然后，對形成有所述鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30的鎂合金基體20進(jìn)行真空鍍膜處理，以在鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30上形成由難熔化合物組成的陶瓷涂層40。該陶瓷涂層40包括一層或多層金屬難熔化合物層，該金屬難熔化合物可選自鈦、鋁、鉻、鋯及鈷的氮化物、氧化物、氮碳化物及氮氧化物中的一種或幾種的組合。本實施例中，該陶瓷涂層40包括一層氧化鋁(Al2O3)層42 及一層氮氧化鉻(CrON)層43，該氧化鋁層42直接形成于該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30上，該氮氧化鉻層43形成于該氧化鋁層42上。該真空鍍膜處理可采用磁控濺射或電弧離子鍍，下面以磁控濺射制備該氧化鋁層 42及該氮氧化鉻層43為例對該真空鍍膜處理進(jìn)行說明。請參閱圖2，提供一磁控濺射設(shè)備1，磁控濺射設(shè)備1包括一真空室2、用以對真空室2抽真空的真空泵3以及與真空室2相通的氣源通道7。該真空室2內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)架4及相對設(shè)置的鋁靶5和鉻靶6。轉(zhuǎn)架4帶動鎂合金基體20做圓周運行，且鎂合金基體20在隨轉(zhuǎn)架4運行的同時也進(jìn)行自轉(zhuǎn)。鍍膜時，濺射氣體與反應(yīng)氣體經(jīng)由氣源通道7進(jìn)入真空室2。在該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30上濺射該氧化鋁層42。將形成有該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30的鎂合金基體20放置于磁控濺射設(shè)備1的轉(zhuǎn)架4上，對真空室2抽真空至6. 0 X 10_3 8. 0 X 10_3Pa 后通入濺射氣體氬氣，氬氣流量為150 300sCCm(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升/分鐘)，同時通入反應(yīng)氣體氧氣，氧氣流量為50 90SCCm，鎂合金基體20施加偏壓至-100 -300V，開啟鋁靶 5，鋁靶5的功率為8 10kw，調(diào)節(jié)真空室2內(nèi)溫度為100 150°C，轉(zhuǎn)架4的轉(zhuǎn)速為0. 5 1. Orpm(revolution per minute，轉(zhuǎn)/分鐘)，濺射0. 5 1小時，以于鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30表面形成該氧化鋁層42。在氧化鋁層42上濺射該氮氧化鉻層43。關(guān)閉鋁靶5，開啟鉻靶6，鉻靶6的功率為 8 10kw，調(diào)節(jié)氧氣流量為40 lOOsccm，氮氣流量為30 60sCCm，其它參數(shù)保持不變，濺射0. 5 2小時，以在該氧化鋁層42上沉積一層氮氧化鉻層43。鍍膜結(jié)束后，關(guān)閉負(fù)偏壓及鉻靶6電源，停止通入氬氣和反應(yīng)氣體，待所述氮氧化鉻層43冷卻后，向真空室2內(nèi)通入空氣，打開真空室門，取出鍍覆好的鎂制品10。請參閱圖1，由上述鎂合金表面防腐處理方法所獲得的鎂制品10，包括鎂合金基體20、形成于鎂合金基體20表面的鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30及形成于該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30上的由難熔化合物組成的陶瓷涂層40。該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30經(jīng)用硝酸鈰和高錳酸鉀為主要成膜劑的成膜溶液對鎂合金基體20進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理而形成。該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30的主要成分為三價鈰、四價鈰及二價錳離子的氫氧化物或氧化物。該陶瓷涂層40包括一層或多層金屬難熔化合物層， 該金屬難熔化合物可選自鈦、鋁、鉻、鋯及鈷的氮化物、氧化物、氮碳化物及氮氧化物中的一種或幾種的組合。本實施例中，該陶瓷涂層40包括一層氧化鋁(Al2O3)層42及一層氮氧化鉻(CrON)，該氧化鋁層42直接形成于該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30上，該氮氧化鉻層43形成于該氧化鋁層42上。對由本發(fā)明的防腐處理方法所制備的鎂制品10試樣進(jìn)行35°C中性鹽霧(NaCl濃度為5% )測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鎂制品10試樣在72小時后才出現(xiàn)有腐蝕現(xiàn)象，具有良好的防腐性能。本發(fā)明的鎂合金表面防腐處理方法先通過化學(xué)轉(zhuǎn)化處理于鎂合金基體20上制備一層鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30，然后于該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30上鍍覆耐磨陶瓷涂層40。其中該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜 30 一方面將鎂合金基體20表面平整化，另一方面鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30自身結(jié)構(gòu)致密，阻擋性好， 化學(xué)穩(wěn)定性高，與鎂合金基體20結(jié)合力強，具有良好的防腐功能。而外層耐磨的陶瓷涂層40，可保護(hù)鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30不易受到機械損傷。因此，經(jīng)該方法處理的鎂制品10具有良好的抗腐蝕性能。
權(quán)利要求
1.一種鎂合金表面防腐處理方法，包括以下步驟 提供鎂合金基體；對鎂合金基體進(jìn)行化學(xué)除油；采用以硝酸鈰和高錳酸鉀為主要成膜劑的成膜溶液對鎂合金基體進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理， 以于鎂合金基體上形成一層鈰鹽轉(zhuǎn)化膜；通過真空鍍膜方法在該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜上形成由難熔化合物組成的陶瓷涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的鎂合金表面防腐處理方法，其特征在于該化學(xué)轉(zhuǎn)化處理是將該鎂合金基體浸泡于20-50°C，含5-20g/L硝酸鈰及2_10g/L高錳酸鉀的成膜溶液中15-50 分鐘，該成膜溶液的PH值為1-5。
3.如權(quán)利要求2所述的鎂合金表面防腐處理方法，其特征在于該化學(xué)轉(zhuǎn)化處理是將該鎂合金基體浸泡于35°C，含llg/L硝酸鈰及4g/L高錳酸鉀的成膜溶液中20分鐘，該成膜溶液的PH值為2。
4.如權(quán)利要求1所述的鎂合金表面防腐處理方法，其特征在于該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜的主要成分為三價鈰、四價鈰及二價錳離子的氫氧化物或氧化物。
5.如權(quán)利要求1所述的鎂合金表面防腐處理方法，其特征在于該陶瓷涂層包括一層或多層金屬難熔化合物層，該金屬難熔化合物選自鈦、鋁、鉻、鋯及鈷的氮化物、氧化物、氮碳化物及氮氧化物中的一種或幾種的組合。
6.如權(quán)利要求5所述的鎂合金表面防腐處理方法，其特征在于所述陶瓷涂層包括一層氧化鋁層及一層氮氧化鉻層，該氧化鋁層直接形成于該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜上，該氮氧化鉻層形成于該氧化鋁層上。
7.如權(quán)利要求1所述的鎂合金表面防腐處理方法，其特征在于所述真空鍍膜方法為磁控濺射或電弧離子鍍中的一種。
8.如權(quán)利要求1所述的鎂合金表面防腐處理方法，其特征在于該鎂合金表面防腐處理方法還包括在所述化學(xué)轉(zhuǎn)化處理前對鎂合金基體進(jìn)行堿蝕處理的步驟，該堿蝕處理是將該鎂合金基體浸漬于 40-50 0C，含 40-70g/LNa0H、10_20g/LNa3P04 · 12H20、25_30g/LNa2C03 及 40-50g/LNaF 的水溶液中 3_5s。
9.如權(quán)利要求1所述的鎂合金表面防腐處理方法，其特征在于所述化學(xué)除油是將鎂合金基體浸漬于 60-80°C，含 25-30g/LNa2C03、20-25g/LNa3P04 · 12H20 及 l_3g/L 乳化劑的水溶液 30-60s。
10.一種由權(quán)利要求1-9的任意一項所述的鎂合金表面防腐處理方法所制備的鎂制品。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鎂合金表面防腐處理方法，包括以下步驟提供鎂合金基體；對鎂合金基體進(jìn)行化學(xué)除油；采用以硝酸鈰和高錳酸鉀為主要成膜劑的成膜溶液對鎂合金基體進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，以于鎂合金基體上形成一層鈰鹽轉(zhuǎn)化膜；通過真空鍍膜方法在該鈰鹽轉(zhuǎn)化膜上形成由難熔化合物組成的陶瓷涂層。本發(fā)明還提供一種上述防腐處理方法制得的鎂制品。
文檔編號C23C28/04GK102560492SQ20101061487
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者張新倍, 毛盾, 蔣煥梧, 陳文榮, 陳正士 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司