專利名稱：：一種用于鎂合金化學(xué)鍍鋅的鍍液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于一種化學(xué)鍍鋅的鍍液，更具體地是關(guān)于一種用于鎂合金化學(xué)鍍鋅的鍍液。
背景技術(shù)：
：鎂合金具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)，還具有無磁性與電磁屏蔽特性，以及良好的阻尼性和切割加工性能，因此鎂合金在世界各國得到了廣泛的應(yīng)用。但是，鎂合金在應(yīng)用過程中經(jīng)常遇到腐蝕問題。鎂的電極電勢很負(fù)，為-2.36V，在自然條件下極易與空氣中的氧反應(yīng)，在表面形成疏松多孔的氧化膜，氧氣透過該疏松多孔的氧化膜繼續(xù)與內(nèi)部的金屬反應(yīng)。為了防止鎂合金腐蝕，目前一般采用化學(xué)鍍鎳法對(duì)鎂合金進(jìn)行防護(hù)。例如，CN1598053A公開了一種在鎂合金上進(jìn)行化學(xué)鍍鎳的工藝，該工藝將鎂合金浸入化學(xué)鍍鎳的鍍液中，在70-98'C鍍?cè)?.5-4小時(shí)。CN1598053A中提到鎳的電極電勢為-0.25￥，鎂與鎳的電極電勢相差較大，鎳不易在鎂表面直接沉積。為了利于沉積金屬鎳，該工藝通過在化學(xué)鍍鎳之前將鎂合金浸鋅而在鎂合金表面形成一層鋅(鋅的電極電勢為-0.76V)。浸鋅的溶液含有30-40g.dm-3的ZnS04.7H20,100-180g.dm-3的Na4P2O7.10H2O，3-15g.dm-3的UF或5-10g'dm'3的NaF或7-15g'dm'3的KP，用約5g'dm-3的Na2C03調(diào)節(jié)pH值至10.2-10.4，使用該溶液在70-80。C下浸鋅5-12分鐘；或者浸鋅的溶液含有30-35g'dm-3的ZnC03，8-10g'dm-3的NH4HF2，5-8g'dm-3的HF(40%)，Na2C03調(diào)節(jié)pH值至9-10，使用該溶液在65-80。C下浸鋅5-12分鐘。鎂合金在浸鋅溶液中浸漬的過程中，鎂合金表面的鎂單質(zhì)與溶液中的鋅離子發(fā)生置換反應(yīng)，鋅離子被還原成鋅單質(zhì)，沉積在鎂合金表面，形成鋅層。由上述浸鋅方法在鎂合金表面形成的鋅層的致密度較低，氧氣仍然能透過鋅層與鎂反應(yīng)，因此不能有效地防止鎂合金腐蝕。此外，上述得到的鋅層的顏色一般為灰白色，顏色比較單調(diào)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的浸鋅方法在鎂合金表面形成的鋅層不能有效地防止鎂合金腐蝕的缺點(diǎn)，提供一種用于鎂合金化學(xué)鍍鋅的鍍液，該鍍液能夠在鎂合金表面形成有效防止鎂合金腐蝕的鋅鍍層。本發(fā)明提供了一種用于鎂合金化學(xué)鍍鋅的鍍液，該鍍液為含有鋅鹽和絡(luò)合劑的水溶液，其中，該水溶液還含有助劑，所述助劑選自硫酸銅、硝酸鈉、硫酸亞鐵和氯化鐵中的一種或幾種。在本發(fā)明提供的用于鎂合金化學(xué)鍍鋅的鍍液中，所述助劑輔助鋅鹽進(jìn)行沉積，改善鋅鍍層的組織結(jié)構(gòu)，提高鋅鍍層的致密度，可以阻隔空氣中的氧與鎂合金接觸，從而有效地防止鎂合金腐蝕。當(dāng)所述助劑為硫酸銅、硫酸亞鐵和氯化鐵中的一種或幾種時(shí)，助劑中的其它金屬離子可以與鋅離子一起被還原成金屬單質(zhì)沉積在鎂合金表面，從而可以調(diào)節(jié)鋅鍍層的顏色，使鋅鍍層呈現(xiàn)灰色和黑色一系列顏色。具體實(shí)施方式本發(fā)明提供的用于鎂合金化學(xué)鍍鋅的鍍液為含有鋅鹽和絡(luò)合劑的水溶液，其中，該水溶液還含有助劑，所述助劑選自硫酸銅、硝酸鈉、硫酸亞鐵和氯化鐵中的一種或幾種。在本發(fā)明提供的鍍液中即使含有少量的所述助劑也能夠達(dá)到提高鋅鍍層致密度的目的，為了使鋅鍍層達(dá)到更好的效果，所述助劑的含量可以為0.01-60克/升，優(yōu)選為0.1-50克/升，更優(yōu)選為0.5-40克/升。當(dāng)所述助劑為硫酸銅、硫酸亞鐵和氯化鐵中的一種或幾種時(shí)，助劑中的其它金屬離子可以與鋅離子一起被還原成金屬單質(zhì)沉積在鎂合金表面，從而可以調(diào)節(jié)鋅鍍層的顏色。在上述含量范圍內(nèi)，鋅鍍層顏色的深度與助劑的含量成正比，通過調(diào)節(jié)助劑的含量可以調(diào)節(jié)鋅鍍層的顏色，使鋅鍍層呈現(xiàn)灰色和黑色一系列顏色。所述鋅鹽的種類和含量已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如，鋅鹽可以為各種水溶性鋅鹽，可以選自硫酸鋅、氯化鋅和硝酸鋅中的一種或幾種。鋅鹽的含量可以為10-300克/升，優(yōu)選為20-200克/升。所述絡(luò)合劑的種類和含量已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如，絡(luò)合劑可以選自乙醇酸、檸檬酸、乳酸、蘋果酸、丙酸、甘氨酸、琥珀酸、氨基乙酸、硫醇乙酸、酒石酸、草酸、丙氨酸、丁氨二酸、氨基二乙酸、乙二氨、乙二胺四乙酸(EDTA)、三乙醇胺、乳酸、水楊酸、甘油和焦磷酸鹽中的一種或幾種。所述焦磷酸鹽可以為各種水溶性焦磷酸鹽，優(yōu)選為焦磷酸鈉和/或焦磷酸鉀。絡(luò)合劑可以與鍍液中的鋅離子絡(luò)合，隨著游離態(tài)的鋅離子參與化學(xué)鍍反應(yīng)而不斷減少，絡(luò)合的鋅離子開始逐步釋放為游離態(tài)參與化學(xué)鍍反應(yīng)，這樣可以控制化學(xué)鍍反應(yīng)的速率，使得到的鋅鍍層更加致密。絡(luò)合劑的含量可以為5-800克/升，優(yōu)選為10-500克/升。所述水溶液還可以含有緩蝕劑，緩蝕劑可以選自磷酸鹽、磺酸鹽、硅酸鹽和鉬酸鹽中的一種或幾種。磷酸鹽可以為各種水溶性磷酸鹽，優(yōu)選為磷酸鈉和/或磷酸鉀；磺酸鹽可以為各種水溶性磺酸鹽，優(yōu)選為磺酸鈉和/或磺酸鉀；硅酸鹽可以為各種水溶性硅酸鹽，優(yōu)選為硅酸鈉和/或硅酸鉀；鉬酸鹽可以為各種水溶性鉬酸鹽，優(yōu)選為鉬酸鈉和/或鉬酸鉀。在選擇使用緩蝕劑時(shí)，需要考慮緩蝕劑不能與助劑形成沉淀，例如，當(dāng)所述助劑為硫酸亞鐵和/或氯化鐵時(shí)，所述緩蝕劑可以選自磺酸鹽、硅酸鹽和鉬酸鹽中的一種或幾種。所述緩蝕劑可以在化學(xué)鍍的過程中調(diào)節(jié)鍍液的酸堿性，防止鍍液對(duì)鎂合金的腐蝕。緩蝕劑的含量可以為0-60克/升，優(yōu)選為l-50克/升，更優(yōu)選為5-40克/升。所述水溶液還可以含有促進(jìn)劑，促進(jìn)劑可以選自硫脲、氯化鈉、氯化銅、氯化鋁和錫鹽中的一種或幾種。所述錫鹽可以為各種水溶性錫鹽，例如可以為氯化錫、硫酸錫和硝酸錫中的一種或幾種。所述促進(jìn)劑可以促進(jìn)鋅鍍層的形成，進(jìn)一步改善鍍層的微觀結(jié)構(gòu)，使鋅鍍層更加致密；當(dāng)促進(jìn)劑為氯化銅、氯化鋁、氯化錫、硫酸錫和硝酸錫中的一種或幾種時(shí)，所述促進(jìn)劑還可以協(xié)助所述助劑調(diào)節(jié)鋅鍍層的顏色。促進(jìn)劑的含量可以為0-60克/升，優(yōu)選為0.01-50克/升，更優(yōu)選為l-40克/升。所述水溶液還可以含有活性劑，所述活性劑的種類和含量已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。例如，活性劑可以選自硫酸鎳、硫酸鈉、硫酸鉀、氟化鋰、氟化鈉、氟化鉀、Cu)-2o垸基三甲基鹵化銨中的一種或幾種。(31().2()垸基三甲基鹵化銨的例子包括但不限于十二烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨?；钚詣┑暮靠梢詾?-60克/升，優(yōu)選為0.01-50克/升，更優(yōu)選為1-40克/升。本發(fā)明提供的鍍液的pH值可以為大于7至14，優(yōu)選為8-13?？梢酝ㄟ^添加堿性物質(zhì)來調(diào)節(jié)鍍液的pH值，例如加入氨水調(diào)節(jié)鍍液的pH值。本發(fā)明提供的鍍液的制備方法與常規(guī)的鍍液制備方法相同，按照上述含量將各組分加入到水中攪拌均勻，然后調(diào)節(jié)pH值即可?？梢园凑粘Ｒ?guī)的化學(xué)鍍方法，使用本發(fā)明提供的鍍液對(duì)鎂合金工件進(jìn)行化學(xué)鍍鋅，例如，可以在IO-IO(TC下將鎂合金工件在鍍液中浸漬0.5-30分鐘，然后取出鎂合金工件并水洗、干燥。所述水洗和干燥的步驟已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，在此不再贅述。鎂合金工件在鍍液中浸漬的過程中，鎂合金工件表面的鎂單質(zhì)與鍍液中的鋅離子發(fā)生置換反應(yīng)，鋅離子被還原成鋅單質(zhì)，沉積在鎂合金工件表面，形成鋅鍍層。在對(duì)鎂合金工件進(jìn)行化學(xué)鍍鋅之前，還可以對(duì)鎂合金工件表面進(jìn)行前處理，前處理可以包括脫脂、堿洗和酸洗。其中，所述脫脂、堿洗和酸洗的步驟己為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，在此不再贅述。下面通過實(shí)施例來更詳細(xì)地描述本發(fā)明。實(shí)施例1-5這些實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的用于鎂合金化學(xué)鍍鋅的鍍液。分別將如表l所示的各組分加入到去離子水中，待各組分充分溶解，將溶液pH值調(diào)至如表1所示的pH值，制得本發(fā)明提供的用于鎂合金化學(xué)鍍鋅的鍍液D1-D5。對(duì)比例1該對(duì)比例用于說明現(xiàn)有的用于鎂合金化學(xué)鍍鋅的鍍液。按照與實(shí)施例1-5相同的方法，使用如表1所示的組分制得現(xiàn)有的用于鎂合金化學(xué)鍍鋅的鍍液CD1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實(shí)施例6-10這些實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的用于鎂合金化學(xué)鍍鋅的鍍液形成的鋅鍍層的性質(zhì)。將鎂合金工件分別放入實(shí)施例1-5制備的鍍液Dl-D5中，在5(TC下浸漬20分鐘，然后將鎂合金工件取出用去離子水洗滌至洗滌液的pH值為7為止，之后在10(TC下烘烤10分鐘。然后觀察實(shí)施例1-5的鍍液在鎂合金工件表面形成的鋅鍍層的顏色，結(jié)果如表2所示。中性鹽霧(NSS)測試將樣品以25度的傾角放置在溫度為35"C、濕度》85。/oRH的試驗(yàn)箱(HOLINKH-SST-90鹽水噴霧試驗(yàn)機(jī))內(nèi)，用pH=6.8的溶液(溶液成分50克/升NaCl)，連續(xù)噴霧12和18個(gè)小時(shí)后取出；用常溫清水沖洗5分鐘并用吹風(fēng)機(jī)吹干，在室溫下放置l小時(shí)，觀察樣品表面是否有異常(白色腐蝕點(diǎn)或黑色腐蝕線)，如無異常則說明樣品沒有發(fā)生腐蝕，如有異常說明樣品發(fā)生腐蝕，測試結(jié)果如表2所示。對(duì)比例2該對(duì)比例用于現(xiàn)有鍍液形成的鋅鍍層的性質(zhì)。按照與實(shí)施例6-10相同的方法在鎂合金工件表面形成鋅鍍層，觀察鋅鍍層的顏色并進(jìn)行中性鹽霧測試，不同的是，所使用的鍍液為對(duì)比例l制備的鍍液CD1，測試結(jié)果如表2所示。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從表2所示的測試結(jié)果可以看出，與使用現(xiàn)有鍍液的對(duì)比例2相比，實(shí)施例6和實(shí)施例8-10使用的本發(fā)明的鍍液分別含有硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸亞鐵和硫酸銅、氯化鐵作為助劑，形成的鋅鍍層的呈現(xiàn)從灰色到黑色深度不同的顏色；實(shí)施例6-10使用本發(fā)明的鍍液形成的鋅鍍層在中性鹽霧測試中續(xù)噴霧12小時(shí)鎂合金工件的外觀沒有異常。因此，本發(fā)明提供的用于鎂合金化學(xué)鍍鋅的鍍液中的所述助劑輔助鋅鹽進(jìn)行沉積，改善鋅鍍層的組織結(jié)構(gòu)，提高鋅鍍層的致密度，可以阻隔空氣中的氧與鎂合金接觸，從而有效地防止鎂合金腐蝕；當(dāng)所述助劑為硫酸銅、硫酸亞鐵和氯化鐵中的一種或幾種時(shí)，助劑還可以調(diào)節(jié)鋅鍍層的顏色，使鋅鍍層呈現(xiàn)灰色和黑色一系列顏色。從表2所示的測試結(jié)果還可以看出，與實(shí)施例6相比，實(shí)施例7-10使用的鍍液還含有緩蝕劑和促進(jìn)劑，形成的鋅鍍層在中性鹽霧測試中續(xù)噴霧18小時(shí)，鎂合金工件的外觀沒有異常，說明加入緩蝕劑和促進(jìn)劑有助于進(jìn)一步提高鋅鍍層的致密度，可以更有效地防止鎂合金腐蝕。權(quán)利要求1、一種用于鎂合金化學(xué)鍍鋅的鍍液，該鍍液為含有鋅鹽和絡(luò)合劑的水溶液，其特征在于，該水溶液還含有助劑，所述助劑選自硫酸銅、硝酸鈉、硫酸亞鐵和氯化鐵中的一種或幾種。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍液，其中，所述助劑的含量為0.01-60克/升。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍液，其中，所述鋅鹽選自硫酸鋅、氯化鋅和硝酸鋅中的一種或幾種，鋅鹽的含量為10-300克/升。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍液，其中，絡(luò)合劑的含量為10-800克/升，絡(luò)合劑選自乙醇酸、檸檬酸、乳酸、蘋果酸、丙酸、甘氨酸、琥珀酸、氨基乙酸、硫醇乙酸、酒石酸、草酸、丙氨酸、丁氨二酸、氨基二乙酸、乙二氨、乙二胺四乙酸、三乙醇胺、乳酸、水楊酸、甘油、焦磷酸鈉和焦磷酸鉀中的一種或幾種。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍液，其中，所述水溶液還含有含量為1-50克/升緩蝕劑，緩蝕劑選自水溶性磷酸鹽、水溶性磺酸鹽、水溶性硅酸鹽和水溶性鉬酸鹽中的一種或幾種。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍍液，其中，所述水溶性磷酸鹽為磷酸鈉和/或磷酸鉀，所述水溶性磺酸鹽為磺酸鈉和/或磺酸鉀，所述水溶性硅酸鹽為硅酸鈉和/或硅酸鉀，所述水溶性鉬酸鹽為鉬酸鈉和/或鉬酸鉀。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍液，其中，所述水溶液還含有含量為0.01-50克/升促進(jìn)劑，促進(jìn)劑選自硫脲、氯化鈉、氯化銅、氯化鋁、氯化錫、硫酸錫和硝酸錫中的一種或幾種。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍液，其中，所述水溶液還含有含量為0.01-50克/升的活性劑，活性劑選自硫酸鎳、硫酸鈉、硫酸鉀、氟化鋰、氟化鈉、氟化鉀、01().20烷基三甲基鹵化銨中的一種或幾種。全文摘要一種用于鎂合金化學(xué)鍍鋅的鍍液，該鍍液為含有鋅鹽和絡(luò)合劑的水溶液，其中，該水溶液還含有助劑，所述助劑選自硫酸銅、硝酸鈉、硫酸亞鐵和氯化鐵中的一種或幾種。在本發(fā)明提供的用于鎂合金化學(xué)鍍鋅的鍍液中，所述助劑輔助鋅鹽進(jìn)行沉積，改善鋅鍍層的組織結(jié)構(gòu)，提高鋅鍍層的致密度，可以阻隔空氣中的氧與鎂合金接觸，從而有效地防止鎂合金腐蝕。當(dāng)所述助劑為硫酸銅、硫酸亞鐵和氯化鐵中的一種或幾種時(shí)，助劑中的其它金屬離子可以與鋅離子一起被還原成金屬單質(zhì)沉積在鎂合金表面，從而可以調(diào)節(jié)鋅鍍層的顏色，使鋅鍍層呈現(xiàn)灰色和黑色一系列顏色。文檔編號(hào)C23C18/31GK101153388SQ20061014104公開日2008年4月2日申請(qǐng)日期2006年9月28日優(yōu)先權(quán)日2006年9月28日發(fā)明者清宮,波潘,梁陳申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司