鎂合金表面上鋯基薄膜的修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及表面修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種鎂合金表面上鋯基薄膜的修 復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎂合金具有輕質(zhì)耐用，比強(qiáng)度、比剛度高，價(jià)格低廉等優(yōu)異的性能，可廣泛應(yīng)用于 軍工、汽車、飛機(jī)、手機(jī)等領(lǐng)域，但這一優(yōu)勢因其化學(xué)性質(zhì)活潑以及耐蝕性差而受到了制約， 因而對(duì)鎂合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韺?duì)于實(shí)際應(yīng)用具有重要的意義。
[0003] 化學(xué)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)和基體的接觸，還具有一定的自修復(fù)功能， 使鎂合金零件的長期服役成為可能，因而鋯基轉(zhuǎn)化膜作為一種具有自修復(fù)能力的轉(zhuǎn)化膜已 廣泛的應(yīng)用在鎂合金表面防護(hù)領(lǐng)域。但是該鋯基轉(zhuǎn)化膜也存在著一些缺陷，如一方面由于 鋯基轉(zhuǎn)化膜硬度較低，導(dǎo)致其極容易在機(jī)械外力的作用下出現(xiàn)破損；另一方面鋯基轉(zhuǎn)化膜 典型的裂片狀結(jié)構(gòu)也促使其在腐蝕介質(zhì)中產(chǎn)生明顯的不均勻腐蝕，促使局部區(qū)域出現(xiàn)嚴(yán)重 的腐蝕現(xiàn)象。換句話說，鋯基轉(zhuǎn)化膜疏松多孔的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其在使用過程出現(xiàn)點(diǎn)蝕等局部腐 蝕區(qū)域，同時(shí)也很容易被劃傷、擦傷或磨損。因此，出于綠色經(jīng)濟(jì)的考慮，對(duì)破損的轉(zhuǎn)化膜進(jìn) 行修復(fù)以延長零件的服役時(shí)間是十分必要的。
[0004] 目前的修復(fù)方法一般是將零件整體重新浸沒在成膜溶液中進(jìn)行修復(fù)，該方式的修 復(fù)效率較低，并且成膜溶液會(huì)對(duì)未破損區(qū)域產(chǎn)生腐蝕，從而降低零件的整體使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)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(fù)方法，能夠在鎂合金表 面上鋯基薄膜的局部破損處實(shí)現(xiàn)快速有效的修補(bǔ)，從而延長了零件的使用。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種鎂合金表面上鋯基薄膜 的修復(fù)方法，采用電沉積和化學(xué)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(jìn)行沉積，以形成致密的鋯基轉(zhuǎn)化膜。
[0007] 進(jìn)一步地，電沉積時(shí)的電壓為5~15V，優(yōu)選為10V。
[0008] 進(jìn)一步地，將具有儲(chǔ)液能力的包覆層包覆在導(dǎo)電載體上；以及采用吸收有成膜液 的導(dǎo)電載體均勻擦涂鋯基薄膜的失效部位，以在失效部位進(jìn)行電沉積和化學(xué)沉積，從而形 成致密的鋯基轉(zhuǎn)化膜。
[0009] 進(jìn)一步地，采用具有包覆層的導(dǎo)電載體以0. 5m/分鐘的速率反復(fù)擦涂失效部位， 擦涂8分鐘，且每隔30s將導(dǎo)電載體放入成膜液中進(jìn)行浸潤，以便為修復(fù)鋯基薄膜提供充足 的成膜液。
[0010] 進(jìn)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(jìn)一步地，在對(duì)鋯基薄膜的失效部位進(jìn)行沉積之前，還包括對(duì)鎂合金表面上鋯基 轉(zhuǎn)化膜的失效部位分別進(jìn)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(dǎo)電載體分別吸收清洗液、酸洗液和活化液后依次對(duì)失效部位進(jìn)行涂擦。
[0012] 進(jìn)一步地，采用含清洗液的不導(dǎo)電載體以0. 5m/分鐘的速率反復(fù)擦涂失效部位5 分鐘，且每隔30秒將不導(dǎo)電載體放入所述清洗液中進(jìn)行浸潤；采用含酸洗液的不導(dǎo)電載體 以0. 5m/分鐘的速率反復(fù)擦涂失效部位10秒；采用含活化液的不導(dǎo)電載體以0. 5m/分鐘的 速率反復(fù)擦涂失效部位2分鐘，每隔30秒將不導(dǎo)電載體放入活化液中進(jìn)行浸潤。
[0013] 進(jìn)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(jìn)一步地，包覆層為脫脂棉；導(dǎo)電載體/不導(dǎo)電載體為電極。
[0015] 本發(fā)明的有益效果：發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)化膜在為基體提供有效腐蝕防護(hù)的同 時(shí)也暴露出沉積效率低以及結(jié)合力差的問題。分析原因是由于采用單純的化學(xué)浸泡法制備 的轉(zhuǎn)化膜其成膜主要依靠的是化學(xué)沉積，膜層在化學(xué)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(dǎo)電載體均勻地涂擦薄膜的失效或破損部位，同時(shí)利用 電沉積及化學(xué)沉積復(fù)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(tuán)聚體 的沉積，提高了成膜效率；另一方面利用電流對(duì)基體的刻蝕作用提高了膜層和基體的結(jié)合 力。因此，本發(fā)明采用電沉積及化學(xué)沉積復(fù)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(hù)作用的致密鋯基轉(zhuǎn)化膜。
[0016] 本發(fā)明所提供的修復(fù)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(zhuǎn)化膜，而且修復(fù)后的鋯基轉(zhuǎn)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(fù)后的鋯基轉(zhuǎn)化膜表面的裂紋寬度較小，更為致 密，這說明了在修復(fù)過程所施加的電壓形成的電沉積更有效地促進(jìn)了鋯基轉(zhuǎn)化膜的沉積。 該方法有效地抑制了鋯基轉(zhuǎn)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(fù)方法操作工藝簡單，大大降低了生產(chǎn)成本。
[0017] 根據(jù)下文結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)更加明 了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)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(xì)描述本發(fā)明的一些具體實(shí)施例。 附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)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(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制備鎂合金表面轉(zhuǎn)化膜的方法流程示意圖；
[0020] 圖2是實(shí)施例1中采用包覆有脫脂棉的電極對(duì)鎂合金破損表明進(jìn)行修復(fù)的示意 圖；
[0021] 圖3是實(shí)施例1所得到的修復(fù)后鎂合金表面鋯基轉(zhuǎn)化膜的表面形貌圖譜；
[0022] 圖4是對(duì)比例1所得到的鎂合金表面鋯基轉(zhuǎn)化膜的表面形貌圖譜；
[0023] 圖5是對(duì)比例2所得到的鎂合金表面鋯基轉(zhuǎn)化膜經(jīng)過7天浸泡后的表面形貌圖 譜；以及
[0024] 圖6是不同修復(fù)電壓下制備的鋯基轉(zhuǎn)化膜的電化學(xué)性能分析示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)鎂合金基體表面鋯基薄膜的破損或失效處修復(fù)時(shí)效率低 且成膜溶液還會(huì)對(duì)未破損區(qū)域產(chǎn)生腐蝕導(dǎo)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(fù)方法，采用電沉積和化學(xué)沉積復(fù)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(jìn)行沉積，以形成致密的鋯基轉(zhuǎn)化膜。
[0026] 傳統(tǒng)的鋯基轉(zhuǎn)化膜一般是采用單一的化學(xué)沉積作用，這樣在為鎂合金基體提供有 效腐蝕防護(hù)的同時(shí)也暴露出沉積效率低以及結(jié)合力差的問題。這是由于單純的化學(xué)浸泡 法制備的轉(zhuǎn)化膜其成膜主要依靠的是化學(xué)沉積，膜層在化學(xué)吸附力的作用下附著在基體表 面。本發(fā)明同時(shí)利用電沉積及化學(xué)沉積復(fù)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(tuán)聚體的沉積，提高了成膜效率；另一方面利用電流對(duì)基體的刻蝕作用提高 了膜層和基體的結(jié)合力。
[0027] 在本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例中，鎂合金表面上鋯基薄膜的修復(fù)方法包括：將具有 儲(chǔ)液能力的包覆層包覆在導(dǎo)電載體上；采用吸收有成膜溶液的導(dǎo)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(jìn)行電沉積和化學(xué)沉積，從而形成致密的鋯基轉(zhuǎn) 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(dāng)采用氟鋯酸鉀作 為成膜溶液的主鹽時(shí)，所得到的鋯基轉(zhuǎn)化膜具有良好的耐腐蝕性能。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，通過在 成膜溶液中加入雙氧水可以顯著地提高鋯基轉(zhuǎn)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(dǎo)電率和再修復(fù)轉(zhuǎn)化膜的附著力。當(dāng)成膜溶液中各組分的濃度限定為上述數(shù) 值時(shí)，成膜效率最佳，并且所得到的修復(fù)后的鋯基轉(zhuǎn)化膜具有最佳的耐腐蝕性能。
[0028] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在對(duì)鋯基薄膜的失效或破損部位進(jìn)行沉積之前， 還包括對(duì)鎂合金表面上鋯基薄膜的失效或破損部位分別進(jìn)行表面清洗、酸洗和活化處理的 步驟。對(duì)鎂合金表面鋯基薄膜的破損部位進(jìn)行清理、酸洗及活化處理，以避免腐蝕產(chǎn)物、氧 化膜對(duì)于在修復(fù)成膜過程的影響。通過對(duì)表面清洗處理后的鎂合金表面進(jìn)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