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
技術領域：
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：
鎂合金具有質量輕、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域應用廣泛。然而，由于鎂合金的化學活性較高，在空氣中很容易氧化，生成疏松、保護能力差的氧化膜，導致鎂合金在潮濕的大氣、土壤和海水中容易發(fā)生嚴重腐蝕，導致采用鎂合金制作的產(chǎn)品的使用壽命縮短，阻礙了鎂合金的廣泛應用。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，但當承鍍基體表面具有微觀凹陷或空隙時，PVD工藝沉積的膜層通常具有基體表面的仿形結構，且沉積于這些凹陷或空隙內的膜層往往其它區(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；對鎂合金基體進行化學除油；對鎂合金基體進行無機化學轉化處理，以于該鎂合金基體上形成一層無機化學轉化膜；對該鎂合金基體進行有機化學轉化處理，以于該無機化學轉化膜上形成一層有機化學轉化膜；通過真空鍍膜方法在該有機化學轉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、形成于該鎂合金基體表面的無機化學轉化膜、形成于該無機化學轉化膜上的有機化學轉化膜及形成于該有機化學轉化膜上的由難熔化合物組成的陶瓷涂層。本發(fā)明的鎂合金表面防腐處理方法先通過化學轉化處理于鎂合金基體上制備無機-有機雙重化學轉化膜，然后于該無機-有機雙重化學轉化膜上鍍覆耐磨陶瓷涂層。其中該無機-有機雙重化學轉化膜一方面將鎂合金基體表面平整化，另一方面該無機-有機雙重化學轉化膜自身結構致密，阻擋性好，化學穩(wěn)定性高，與鎂合金基體結合力強，具有良好的防腐功能。而外層耐磨的陶瓷涂層，可保護無機-有機雙重轉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鍍膜設備示意圖。主要元件符號說明鎂制品10鎂合金基體20無機-有機復合轉化膜 30無機化學轉化膜31有機化學轉化膜32陶瓷涂層
氧化鋁層
氮氧化鋁層43
磁控濺射設備1
真空室2
真空泵3
轉架4
鋁靶5
氣源通道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主要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進行化學除油?；瘜W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、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進行活化處理。該活化處理步驟是將鎂合金基體20浸漬于含質量百分比濃度為-3%的HF水溶液中3-5s，以去除鎂合金基體20因暴露于空氣中的時間過長而在表面形成的氧化膜，使鎂合金基體20表面被活化。對鎂合金基體20進行無機-有機復合化學轉化處理，以于鎂合金基體20上制備無機-有機復合轉化膜30。該無機-有機復合化學轉化處理包括先對鎂合金基體20進行無機化學轉化處理，以于該鎂合金基體20上形成一層無機化學轉化膜31，再對該鎂合金基體20進行有機化學轉化處理，以于該無機化學轉化膜31上形成一層有機化學轉化膜32。該無機化學轉化處理可采用錫酸鹽為主要成膜劑或鈰鹽為主要成膜劑的溶液。其中，選用錫酸鹽處理的溶液配方可為含150-250g/LNa2Sn03 · 3H20及80_150g/L KH2PO4的水溶液。較佳地，該錫酸鹽溶液可為含200g/L Na2SnO3 · 3H20及100g/L KH2PO4的水溶液。處理方法可將鎂合金基體20浸泡于60-80°C的該錫酸鹽溶液中1-2小時，浸泡過程中可攪拌溶液。較佳地，浸泡過程中錫酸鹽溶液的溫度保持為70°C，浸泡時間為2小時。經(jīng)該錫酸鹽處理的鎂合金基體上可形成以MgSnO3 · H2O為主要成分的轉化膜。選用鈰鹽處理的溶液配方可為含10_30g/L Ce(N03)3、20-30ml/L質量濃度為50% 的過氧水及l(fā)_2g/L H3BOJhK溶液。較佳地，該鈰鹽溶液可為含15g/L Ce (NO3) 3、25ml/L 質量濃度為50%的過氧水及2g/L H3BO3的水溶液。處理方法可將鎂合金基體20浸泡于 30-60°C的該鈰鹽溶液中0. 2-2小時，浸泡過程中可攪拌溶液。較佳地，浸泡過程中鈰鹽溶液的溫度保持為40°C，浸泡時間為0. 5小時。經(jīng)該鈰鹽處理的鎂合金基體上可形成以鈰的氫氧化物為主要成分的轉化膜。該有機化學轉化處理可采用植物油酸(也稱順-9-十八碳烯酸)為成膜劑的溶液。用植物油酸處理的溶液配方可為含10-30ml/L質量濃度為99. 8%的植物油油酸及酮類化合物的水溶液，其中該酮類化合物用于促進植物油酸的溶解，該植物油酸溶液的PH值為2-5。較佳地，該植物油酸溶液為含15ml/L及丙酮的水溶液，其pH值為2.8。處理方法可將經(jīng)上述無機化學轉化處理的鎂合金基體20浸泡于30-50°C的該植物油酸溶液中2-4分鐘，浸泡過程中可攪拌溶液。較佳地，浸泡過程中該植物油酸溶液的溫度保持為35°C，浸泡時間為2. 5分鐘。然后，對形成有所述無機-有機復合轉化膜30的鎂合金基體20進行真空鍍膜處理，以在無機-有機復合轉化膜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及一層氮氧化鋁(AlON)層43，該氧化鋁層42直接形成于該無機-有機復合轉化膜30上，該氮氧化鋁層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陶瓷涂層 40為例對該真空鍍膜處理進行說明。請參閱圖2，提供一磁控濺射設備1，磁控濺射設備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內設有轉架4及相對設置的二鋁靶5。轉架4帶動鎂合金基體20做圓周運行，且鎂合金基體20在隨轉架4運行的同時也進行自轉。鍍膜時，濺射氣體與反應氣體經(jīng)由氣源通道7進入真空室2。在該無機-有機復合轉化膜30上濺射該氧化鋁層42。將形成有該無機-有機復合轉化膜30的鎂合金基體20放置于磁控濺射設備1的轉架4上，對真空室2抽真空至6. OX 10_3 8. OX 10’a后通入濺射氣體氬氣，氬氣流量為150 300sCCm(標準狀態(tài)毫升/分鐘)，同時通入反應氣體氧氣，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，調節(jié)真空室2內溫度為100 150°C，轉架4的轉速為0. 5 1. Orpm(revolution per minute，轉/分鐘)，對鎂合金基體 20濺射0. 5 1小時，以于該無機-有機復合轉化膜30表面形成該氧化鋁層42。在氧化鋁層42上濺射該氮氧化鋁層43。通入反應氣體氮氣，氮氣流量為15 40sCCm，調節(jié)氧氣流量為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上沉積一層氮氧化鋁層43。鍍膜結束后，關閉負偏壓及鋁靶5電源，停止通入氬氣、氧氣和氮氣，待所述氮氧化鋁層43冷卻后，向真空室2內通入空氣，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表面的無機-有機復合轉化膜30及形成于該無機-有機復合轉化膜30上的由難熔化合物組成的陶瓷涂層40。該無機-有機復合轉化膜30包括一層無機化學轉化膜31及一層形成于該無機化學轉化膜31上的有機化學轉化膜32。該無機化學轉化膜31可為錫酸鹽轉化膜或鈰鹽轉化膜。該有機化學轉化膜32為植物油酸轉化膜。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及一層氮氧化鋁(AlON)層43，該氧化鋁層42直接形成于該無機_有機復合轉化膜30上，該氮氧化鋁層43形成于該氧化鋁層42上。該陶瓷涂層40的總體厚度大約為2-5微米。對由本發(fā)明的防腐處理方法所制備的鎂制品10試樣進行35°C中性鹽霧(NaCl濃度為5% )測試。結果發(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轉化處理于鎂合金基體20上制備一層無機-有機復合轉化膜30，然后于該無機-有機復合轉化膜30上鍍覆耐磨陶瓷涂層40。其中該無機-有機復合轉化膜30 —方面將鎂合金基體20表面平整化，另一方面無機-有機復合轉化膜30自身結構致密，阻擋性好，化學穩(wěn)定性高，與鎂合金基體20結合力強，具有良好的防腐功能。而外層耐磨的陶瓷涂層40，可保護無機-有機復合轉化膜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；對鎂合金基體進行化學除油；對鎂合金基體進行無機化學轉化處理，以于該鎂合金基體上形成無機化學轉化膜；對該鎂合金基體進行有機化學轉化處理，以于該無機化學轉化膜上形成有機化學轉化膜；通過真空鍍膜方法在該有機化學轉化膜上形成由難熔化合物組成的陶瓷涂層。
2.如權利要求1所述的鎂合金表面防腐處理方法，其特征在于所述無機化學轉化處理采用錫酸鹽為主要成膜劑的溶液。
3.如權利要求2所述的鎂合金表面防腐處理方法，其特征在于所述無機化學轉化處理是將該鎂合金基體浸泡于60-80°C、含150-250g/L Na2SnO3 ·3Η20及80_150g/L KH2PO4的水溶液中1-2小時。
4.如權利要求3所述的鎂合金表面防腐處理方法，其特征在于所述無機化學轉化處理是將該鎂合金基體浸泡于70°C、含200g/LNa2Sn03 · 3H20及100g/L KH2PO4的水溶液中2 小時。
5.如權利要求1所述的鎂合金表面防腐處理方法，其特征在于所述無機化學轉化處理采用鈰鹽為主要成膜劑的溶液。
6.如權利要求5所述的鎂合金表面防腐處理方法，其特征在于所述無機化學轉化處理是將該鎂合金基體浸泡于30-60°C、含10-30g/L Ce (NO3) 3、20_30ml/L質量濃度為50%的過氧水及l(fā)_2g/LH3B03的水溶液中0. 2-2小時。
7.如權利要求6所述的鎂合金表面防腐處理方法，其特征在于所述無機化學轉化處理是將該鎂合金基體浸泡于40°C、含15g/LCe (NO3) 3、25ml/L質量濃度為50%的過氧水及 2g/L H3BO3的水溶液中0. 5小時。
8.如權利要求1所述的鎂合金表面防腐處理方法，其特征在于該有機化學轉化處理采用植物油酸為成膜劑的溶液。
9.如權利要求8所述的鎂合金表面防腐處理方法，其特征在于該有機化學轉化處理是將該經(jīng)無機化學轉化處理的鎂合金基體浸泡于30-50°C、含10-30ml/L植物油油酸及酮類化合物的水溶液中2-4分鐘，該植物油酸溶液的pH值為2-5。
10.如權利要求9所述的鎂合金表面防腐處理方法，其特征在于該有機化學轉化處理是將該經(jīng)無機化學轉化處理的鎂合金基體浸泡于35°C、含15ml/L植物油油酸及丙酮的水溶液中2. 5分鐘，該植物油酸溶液的pH值為2. 8。
11.如權利要求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。
12.如權利要求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無機化學轉化處理前將鎂合金基體浸漬于含質量百分比濃度為 1% -3% HF的水溶液中3- 的活化處理步驟。
13.一種由權利要求1-12的任意一項所述的鎂及鎂合金表面防腐處理方法所制備的鏡制品。
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；對鎂合金基體進行化學除油；對鎂合金基體進行無機化學轉化處理，以于該鎂合金基體上形成一層無機化學轉化膜；對該鎂合金基體進行有機化學轉化處理，以于該無機化學轉化膜上形成一層有機化學轉化膜；通過真空鍍膜方法在該有機化學轉化膜上形成由難熔化合物組成的陶瓷涂層。本發(fā)明提供一種上述防腐處理方法制得的鎂制品。
文檔編號C23C22/57GK102560484SQ20101061487
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權日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