本發(fā)明涉及鎂合金表面處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種用于鎂合金表面處理的改性銅納米線-稀土鹽轉(zhuǎn)化液及其使用方法。
背景技術(shù)：
：鎂合金是一種輕量化、高強(qiáng)度的金屬材料，同等強(qiáng)度的產(chǎn)品重量甚至可以比塑膠還要輕，其承受沖擊載荷的能力比鋁合金大，同時鎂合金還具有加工性能好、散熱快、抗震、防電磁波、可回收利用等優(yōu)點(diǎn)在航空航天、3C產(chǎn)品、運(yùn)動器材等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，尤其是近年來3C產(chǎn)品逐漸向輕薄短小方向發(fā)展，使得高性能的鎂合金更受到制造商的青睞。雖然鎂合金具備上述優(yōu)點(diǎn)，但是由于鎂及其合金化學(xué)活性高，其氧化膜疏松多孔，導(dǎo)致材料表面抗腐蝕性能差，環(huán)境適應(yīng)性差，限制著鎂合金的使用。為了改善這些缺點(diǎn)，工業(yè)應(yīng)用中常采用表面防護(hù)技術(shù)對鎂合金進(jìn)行表面處理，其中化學(xué)轉(zhuǎn)化處理是最快捷、有效、經(jīng)濟(jì)的一種處理方式，不僅可以提高合金抗腐蝕能力，還合金表面進(jìn)一步防護(hù)處理打下了良好的基礎(chǔ)。目前鎂合金常用的化學(xué)處理液主要有鉻酸鹽、高錳酸鹽、磷酸鹽、高錳酸鹽-磷酸鹽等溶液體系，其中鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜的工藝最為成熟，但是六價鉻是高致癌物質(zhì)，目前已禁止使用，其它類的處理液雖然在一定程度上更為環(huán)保，但是形成的轉(zhuǎn)化膜均存在耐腐蝕性較差、膜層易產(chǎn)生裂紋等問題，難以滿足工程需求。為了改善化學(xué)轉(zhuǎn)化膜存在的這些缺陷，研究者們通過在轉(zhuǎn)化液中添加納米粒子可以明顯的改善轉(zhuǎn)化膜的微觀結(jié)構(gòu)，如《納米硬質(zhì)相對化學(xué)轉(zhuǎn)化膜微觀結(jié)構(gòu)的影響》一文的研究結(jié)果表明納米Al2O3、納米SiO2的添加可有效的提高轉(zhuǎn)化膜晶粒數(shù)量，提高轉(zhuǎn)化膜的致密度，獲得更高的耐蝕性，但是提高納米粉體在轉(zhuǎn)化液中的分散性仍是較難克服的問題，對工藝操作要求很高，應(yīng)用受限。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種用于鎂合金表面處理的改性銅納米線-稀土鹽轉(zhuǎn)化液及其使用方法，利用銅納米線獨(dú)特的性能來改善傳統(tǒng)稀土鹽轉(zhuǎn)化膜的性能，進(jìn)一步改善鎂合金的表面性能。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種用于鎂合金表面處理的改性銅納米線-稀土鹽轉(zhuǎn)化液，該轉(zhuǎn)化液由以下重量份的原料配制而成：稀土鹽35-48、高錳酸鉀3-5、植酸1-2、銅納米線4-5、硬脂酸0.5-1、氟化鈉1-2、雙氧水1-2、十二烷基苯磺酸鈉1-2、聚乙烯吡咯烷酮1-2、去離子水適量、冰醋酸適量、無水乙醇適量。所述的稀土鹽為鑭、鈰、鐠、銣的氯鹽、硝酸鹽以及硫酸鹽中的一種或多種復(fù)混。所述的銅納米線直徑為20-50nm，長度為40-50μm。所述的一種用于鎂合金表面處理的改性銅納米線-稀土鹽轉(zhuǎn)化液由以下步驟制備得到：（1）將稀土鹽與少量的去離子水混合，攪拌使其完全溶解，所得溶液備用；（2）將高錳酸鉀與少量的去離子水混合，攪拌使其完全溶解，所得溶液備用；（3）將氟化鈉與少量的去離子水混合，攪拌使其完全溶解，所得溶液備用；（4）將硬脂酸與20-30重量份的無水乙醇混合并加熱至40-50℃，攪拌至硬脂酸完全溶解后加入銅納米線，超聲振蕩分散2-3h后抽濾，產(chǎn)物經(jīng)無水乙醇洗滌2-3次后在30-40℃條件下真空干燥1-2h，得改性銅納米線備用；（5）取30-50重量份去離子水與十二烷基苯磺酸鈉混合，攪拌均勻后加入改性銅納米線，超聲分散均勻后備用；（6）將聚乙烯吡咯烷酮與適量的去離子水混合，攪拌使其完全溶解，所得溶液備用；（7）將步驟（1）至步驟（6）制備的溶液及其他剩余物料一起混合均勻后加入去離子水調(diào)節(jié)至體系中稀土鹽濃度為20-30g/L，再用冰醋酸調(diào)節(jié)體系pH值為3.5-4，即得所述的轉(zhuǎn)化液。所述的一種用于鎂合金表面處理的改性銅納米線-稀土鹽轉(zhuǎn)化液的使用方法，包括以下步驟：（1）將鎂合金表面經(jīng)除油、水漂洗、酸侵蝕、水漂洗、堿活化、水漂洗等步驟后自然晾干備用；（2）將預(yù)處理后的鎂合金浸泡于溫度為70-80℃的改性銅納米線-稀土鹽轉(zhuǎn)化液中反應(yīng)20-30min后取出，再用水沖洗工件，自然晾干即可。本發(fā)明選用稀土鹽作為主要成膜劑，佐以高錳酸鉀、氟化鈉、植酸、聚乙烯吡咯烷酮等助劑，使得該轉(zhuǎn)化液具有成膜速度快、結(jié)合力強(qiáng)、高防蝕、高效環(huán)保等特點(diǎn)，此外還加入了經(jīng)硬脂酸表面包覆改性后的銅納米線，改性后的銅納米線在溶液中的穩(wěn)定性好，不易團(tuán)聚和氧化，并具有一定的疏水性，這種一維線狀的納米材料較之納米粒子可在合金表面形成更致密、更厚的膜層，從而達(dá)到更為長效的防護(hù)效果，同時其還具有良好的力、光、電、熱、磁等宏觀性能，改善合金表面的性能，進(jìn)一步提高材料的功能性，提升材料價值。具體實(shí)施方式一種用于鎂合金表面處理的改性銅納米線稀土鹽轉(zhuǎn)化液，該轉(zhuǎn)化液由以下重量份的原料配制而成：氯化鑭35、高錳酸鉀3、植酸1、銅納米線4、硬脂酸0.5、氟化鈉1、雙氧水1、十二烷基苯磺酸鈉1、聚乙烯吡咯烷酮1、去離子水適量、冰醋酸適量、無水乙醇適量。其中銅納米線直徑為20nm，長度為40μm。該轉(zhuǎn)化液由以下步驟制備得到：（1）將氯化鑭與少量的去離子水混合，攪拌使其完全溶解，所得溶液備用；（2）將高錳酸鉀與少量的去離子水混合，攪拌使其完全溶解，所得溶液備用；（3）將氟化鈉與少量的去離子水混合，攪拌使其完全溶解，所得溶液備用；（4）將硬脂酸與20重量份的無水乙醇混合并加熱至40℃，攪拌至硬脂酸完全溶解后加入銅納米線，超聲振蕩分散2h后抽濾，產(chǎn)物經(jīng)無水乙醇洗滌2次后在30℃條件下真空干燥1h，得改性銅納米線備用；（5）取30重量份去離子水與十二烷基苯磺酸鈉混合，攪拌均勻后加入改性銅納米線，超聲分散均勻后備用；（6）將聚乙烯吡咯烷酮與適量的去離子水混合，攪拌使其完全溶解，所得溶液備用；（7）將步驟（1）至步驟（6）制備的溶液及其他剩余物料一起混合均勻后加入去離子水調(diào)節(jié)至體系中稀土鹽濃度為20g/L，再用冰醋酸調(diào)節(jié)體系pH值為3.5，即得所述的轉(zhuǎn)化液。該轉(zhuǎn)化液的使用方法包括以下步驟：（1）將鎂合金表面經(jīng)除油、水漂洗、酸侵蝕、水漂洗、堿活化、水漂洗等步驟后自然晾干備用；（2）將預(yù)處理后的鎂合金試樣浸泡于溫度為70℃的改性銅納米線稀土鹽轉(zhuǎn)化液中反應(yīng)30min后取出，再用水沖洗工件，自然晾干即可。對鎂合金試樣表面的轉(zhuǎn)化膜進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果為：形貌:宏觀為棕黑色，成膜均勻平整，微觀結(jié)果為立體網(wǎng)狀結(jié)果，有輕微裂紋，膜厚7.2μm。耐腐蝕性：將未經(jīng)處理的鎂合金基體與試樣分別鹽霧試驗(yàn)和濕熱試驗(yàn)，結(jié)果如下：項(xiàng)目鹽霧試驗(yàn)濕熱試驗(yàn)基體8h后全面腐蝕，產(chǎn)生大量腐蝕物24h后表面變色、出現(xiàn)大量氣泡試樣52h后表面出現(xiàn)腐蝕斑點(diǎn)175h后表面輕微變色，少量氣泡當(dāng)前第1頁1 2 3