鎂合金表面上鋯基薄膜的修復方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及表面修復技術領域，具體而言，涉及一種鎂合金表面上鋯基薄膜的修 復方法。
【背景技術】
[0002] 鎂合金具有輕質耐用，比強度、比剛度高，價格低廉等優(yōu)異的性能，可廣泛應用于 軍工、汽車、飛機、手機等領域，但這一優(yōu)勢因其化學性質活潑以及耐蝕性差而受到了制約， 因而對鎂合金進行適當的表面處理對于實際應用具有重要的意義。
[0003] 化學轉化處理是提高鎂合金抗腐蝕能力最簡單的方法，如采用鋯基轉化膜附著在 鎂合金表面，這樣不僅能夠有效地隔絕腐蝕介質和基體的接觸，還具有一定的自修復功能， 使鎂合金零件的長期服役成為可能，因而鋯基轉化膜作為一種具有自修復能力的轉化膜已 廣泛的應用在鎂合金表面防護領域。但是該鋯基轉化膜也存在著一些缺陷，如一方面由于 鋯基轉化膜硬度較低，導致其極容易在機械外力的作用下出現破損；另一方面鋯基轉化膜 典型的裂片狀結構也促使其在腐蝕介質中產生明顯的不均勻腐蝕，促使局部區(qū)域出現嚴重 的腐蝕現象。換句話說，鋯基轉化膜疏松多孔的結構導致其在使用過程出現點蝕等局部腐 蝕區(qū)域，同時也很容易被劃傷、擦傷或磨損。因此，出于綠色經濟的考慮，對破損的轉化膜進 行修復以延長零件的服役時間是十分必要的。
[0004] 目前的修復方法一般是將零件整體重新浸沒在成膜溶液中進行修復，該方式的修 復效率較低，并且成膜溶液會對未破損區(qū)域產生腐蝕，從而降低零件的整體使用壽命。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種鎂合金表面上鋯基薄膜的修復方法，能夠在鎂合金表 面上鋯基薄膜的局部破損處實現快速有效的修補，從而延長了零件的使用。
[0006] 為了實現上述目的，根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種鎂合金表面上鋯基薄膜 的修復方法，采用電沉積和化學沉積使得含鋯離子的成膜溶液在所述鋯基薄膜的失效部位 進行沉積，以形成致密的鋯基轉化膜。
[0007] 進一步地，電沉積時的電壓為5~15V，優(yōu)選為10V。
[0008] 進一步地，將具有儲液能力的包覆層包覆在導電載體上；以及采用吸收有成膜液 的導電載體均勻擦涂鋯基薄膜的失效部位，以在失效部位進行電沉積和化學沉積，從而形 成致密的鋯基轉化膜。
[0009] 進一步地，采用具有包覆層的導電載體以0. 5m/分鐘的速率反復擦涂失效部位， 擦涂8分鐘，且每隔30s將導電載體放入成膜液中進行浸潤，以便為修復鋯基薄膜提供充足 的成膜液。
[0010] 進一步地，成膜液為由2g/L的氟鋯酸鉀、3g/L的單寧酸、0. lg/L的溴化鉀及5m/L 的過氧化氫組成的水溶液。
[0011] 進一步地，在對鋯基薄膜的失效部位進行沉積之前，還包括對鎂合金表面上鋯基 轉化膜的失效部位分別進行表面清理、酸洗和活化處理的步驟；可選地，采用具有包覆層的 不導電載體分別吸收清洗液、酸洗液和活化液后依次對失效部位進行涂擦。
[0012] 進一步地，采用含清洗液的不導電載體以0. 5m/分鐘的速率反復擦涂失效部位5 分鐘，且每隔30秒將不導電載體放入所述清洗液中進行浸潤；采用含酸洗液的不導電載體 以0. 5m/分鐘的速率反復擦涂失效部位10秒；采用含活化液的不導電載體以0. 5m/分鐘的 速率反復擦涂失效部位2分鐘，每隔30秒將不導電載體放入活化液中進行浸潤。
[0013] 進一步地，清洗液為由12g/L的Na2C03、20g/L的Na 3POjP lg/L的OP乳化劑組成 的水溶液；可選地，清洗液的溫度為65°C;酸洗液為由0. 5g/L的硫脲和30ml/L的硝酸形成 的水溶液；可選地，酸洗液的溫度為室溫；活化液為由65g/L的焦磷酸鉀、15g/L的似 2(：03和 5g/L的NaF形成的水溶液；可選地，活化液的溫度為75°C。
[0014] 進一步地，包覆層為脫脂棉；導電載體/不導電載體為電極。
[0015] 本發(fā)明的有益效果：發(fā)明人發(fā)現，傳統(tǒng)的轉化膜在為基體提供有效腐蝕防護的同 時也暴露出沉積效率低以及結合力差的問題。分析原因是由于采用單純的化學浸泡法制備 的轉化膜其成膜主要依靠的是化學沉積，膜層在化學吸附力的作用下附著在基體表面。而 本發(fā)明采用充分吸收了成膜溶液的導電載體均勻地涂擦薄膜的失效或破損部位，同時利用 電沉積及化學沉積復合的方法，一方面成膜過程中施加的電場加速了金屬離子及其團聚體 的沉積，提高了成膜效率；另一方面利用電流對基體的刻蝕作用提高了膜層和基體的結合 力。因此，本發(fā)明采用電沉積及化學沉積復合的方法，能夠促使成膜溶液在失效或破損部位 迅速地重新形成具有防護作用的致密鋯基轉化膜。
[0016] 本發(fā)明所提供的修復方法不僅可以在鎂合金表面局部失效或破損部位的薄膜處 快速形成鋯基轉化膜，而且修復后的鋯基轉化膜與鎂合金表面上其它的未破損部位的鋯基 薄膜不僅具有相似的形貌，更重要的是修復后的鋯基轉化膜表面的裂紋寬度較小，更為致 密，這說明了在修復過程所施加的電壓形成的電沉積更有效地促進了鋯基轉化膜的沉積。 該方法有效地抑制了鋯基轉化膜失效后的腐蝕過程，從而有效地延長了零件的服役期限， 而且該修復方法操作工藝簡單，大大降低了生產成本。
[0017] 根據下文結合附圖對本發(fā)明具體實施例的詳細描述，本領域技術人員將會更加明 了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點和特征。
【附圖說明】
[0018] 后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發(fā)明的一些具體實施例。 附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些 附圖未必是按比例繪制的。附圖中：
[0019] 圖1是根據本發(fā)明一個實施例的制備鎂合金表面轉化膜的方法流程示意圖；
[0020] 圖2是實施例1中采用包覆有脫脂棉的電極對鎂合金破損表明進行修復的示意 圖；
[0021] 圖3是實施例1所得到的修復后鎂合金表面鋯基轉化膜的表面形貌圖譜；
[0022] 圖4是對比例1所得到的鎂合金表面鋯基轉化膜的表面形貌圖譜；
[0023] 圖5是對比例2所得到的鎂合金表面鋯基轉化膜經過7天浸泡后的表面形貌圖 譜；以及
[0024] 圖6是不同修復電壓下制備的鋯基轉化膜的電化學性能分析示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 為了解決現有技術中對鎂合金基體表面鋯基薄膜的破損或失效處修復時效率低 且成膜溶液還會對未破損區(qū)域產生腐蝕導致零件的整體使用壽命有所降低的問題，本發(fā)明 提出了 一種鎂合金表面上鋯基薄膜的修復方法，采用電沉積和化學沉積復合的方法使得含 鋯離子的成膜溶液在鋯基薄膜的破損或失效部位進行沉積，以形成致密的鋯基轉化膜。
[0026] 傳統(tǒng)的鋯基轉化膜一般是采用單一的化學沉積作用，這樣在為鎂合金基體提供有 效腐蝕防護的同時也暴露出沉積效率低以及結合力差的問題。這是由于單純的化學浸泡 法制備的轉化膜其成膜主要依靠的是化學沉積，膜層在化學吸附力的作用下附著在基體表 面。本發(fā)明同時利用電沉積及化學沉積復合的方法，一方面成膜過程中施加的電場加速了 金屬離子及其團聚體的沉積，提高了成膜效率；另一方面利用電流對基體的刻蝕作用提高 了膜層和基體的結合力。
[0027] 在本發(fā)明的一個典型實施例中，鎂合金表面上鋯基薄膜的修復方法包括：將具有 儲液能力的包覆層包覆在導電載體上；采用吸收有成膜溶液的導電載體均勻擦涂鋯基薄膜 的失效或破損部位，以在失效或破損部位進行電沉積和化學沉積，從而形成致密的鋯基轉 化膜。優(yōu)選地，成膜溶液為由2g/L的氟鋯酸鉀、3g/L的單寧酸、0. lg/L的溴化鉀及5m/L的 過氧化氫組成的水溶液。成膜溶液中主鹽的具體類型并不受特別限制，當采用氟鋯酸鉀作 為成膜溶液的主鹽時，所得到的鋯基轉化膜具有良好的耐腐蝕性能。發(fā)明人還發(fā)現，通過在 成膜溶液中加入雙氧水可以顯著地提高鋯基轉化膜的成膜效率，加入溴化鉀能夠顯著地提 高成膜溶液的導電率和再修復轉化膜的附著力。當成膜溶液中各組分的濃度限定為上述數 值時，成膜效率最佳，并且所得到的修復后的鋯基轉化膜具有最佳的耐腐蝕性能。
[0028] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，在對鋯基薄膜的失效或破損部位進行沉積之前， 還包括對鎂合金表面上鋯基薄膜的失效或破損部位分別進行表面清洗、酸洗和活化處理的 步驟。對鎂合金表面鋯基薄膜的破損部位進行清理、酸洗及活化處理，以避免腐蝕產物、氧 化膜對于在修復成膜過程的影響。通過對表面清洗處理后的鎂合金表面進行酸洗，從而去 除鎂合金表面上的油污，以便得到除油處理后的裸露表