一种用于镁合金表面处理的改性铜纳米线‑稀土盐转化液及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种用于镁合金表面处理的改性铜纳米线‑稀土盐转化液，该转化液选用稀土盐作为主要成膜剂，佐以高锰酸钾、氟化钠、植酸、聚乙烯吡咯烷酮等助剂，使得该转化液具有成膜速度快、结合力强、高防蚀、高效环保等特点，此外还加入了经硬脂酸表面包覆改性后的铜纳米线，改性后的铜纳米线在溶液中的稳定性好，不易团聚和氧化，并具有一定的疏水性，这种一维线状的纳米材料较之纳米粒子可在合金表面形成更致密、更厚的膜层，从而达到更为长效的防护效果，同时其还具有良好的力、光、电、热、磁等宏观性能，改善合金表面的性能，进一步提高材料的功能性，提升材料价值。

A method for surface treatment of magnesium alloy modified copper nanowires rare earth salt converting liquid and its using method

The invention discloses a method for surface treatment of magnesium alloy modified copper nanowires rare earth salt conversion solution, the transformation was selected as the main film-forming agent of rare earth salt, accompanied by Potassium Permanganate, sodium fluoride, phytic acid, polyvinylpyrrolidone and other additives, the conversion solution with film forming speed, binding force strong, high corrosion, high efficiency and environmental protection, in addition to the stearic acid surface modified Cu nanowires, the stability of the modified copper nanowires in solution, is not easy to agglomerate and oxidation, and has certain hydrophobic nanoparticles, nano materials is the one-dimensional linear the formation of more dense and thick film on the alloy surface, so as to achieve more effective protective effect, at the same time it also has good mechanical, optical and electrical, thermal and magnetic properties, improve the performance of the alloy surface into a Step up the functionality of materials and enhance the value of materials.

【技术实现步骤摘要】
一种用于镁合金表面处理的改性铜纳米线-稀土盐转化液及其使用方法
本专利技术涉及镁合金表面处理
，尤其涉及一种用于镁合金表面处理的改性铜纳米线-稀土盐转化液及其使用方法。
技术介绍
镁合金是一种轻量化、高强度的金属材料，同等强度的产品重量甚至可以比塑胶还要轻，其承受冲击载荷的能力比铝合金大，同时镁合金还具有加工性能好、散热快、抗震、防电磁波、可回收利用等优点在航空航天、3C产品、运动器材等领域被广泛应用，尤其是近年来3C产品逐渐向轻薄短小方向发展，使得高性能的镁合金更受到制造商的青睐。虽然镁合金具备上述优点，但是由于镁及其合金化学活性高，其氧化膜疏松多孔，导致材料表面抗腐蚀性能差，环境适应性差，限制着镁合金的使用。为了改善这些缺点，工业应用中常采用表面防护技术对镁合金进行表面处理，其中化学转化处理是最快捷、有效、经济的一种处理方式，不仅可以提高合金抗腐蚀能力，还合金表面进一步防护处理打下了良好的基础。目前镁合金常用的化学处理液主要有铬酸盐、高锰酸盐、磷酸盐、高锰酸盐-磷酸盐等溶液体系，其中铬酸盐转化膜的工艺最为成熟，但是六价铬是高致癌物质，目前已禁止使用，其它类的处理液虽然在一定程度上更为环保，但是形成的转化膜均存在耐腐蚀性较差、膜层易产生裂纹等问题，难以满足工程需求。为了改善化学转化膜存在的这些缺陷，研究者们通过在转化液中添加纳米粒子可以明显的改善转化膜的微观结构，如《纳米硬质相对化学转化膜微观结构的影响》一文的研究结果表明纳米Al2O3、纳米SiO2的添加可有效的提高转化膜晶粒数量，提高转化膜的致密度，获得更高的耐蚀性，但是提高纳米粉体在转化液中的分散性仍是较难克服的问题，对工艺操作要求很高，应用受限。
技术实现思路
本专利技术为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于镁合金表面处理的改性铜纳米线-稀土盐转化液及其使用方法，利用铜纳米线独特的性能来改善传统稀土盐转化膜的性能，进一步改善镁合金的表面性能。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种用于镁合金表面处理的改性铜纳米线-稀土盐转化液，该转化液由以下重量份的原料配制而成：稀土盐35-48、高锰酸钾3-5、植酸1-2、铜纳米线4-5、硬脂酸0.5-1、氟化钠1-2、双氧水1-2、十二烷基苯磺酸钠1-2、聚乙烯吡咯烷酮1-2、去离子水适量、冰醋酸适量、无水乙醇适量。所述的稀土盐为镧、铈、镨、铷的氯盐、硝酸盐以及硫酸盐中的一种或多种复混。所述的铜纳米线直径为20-50nm，长度为40-50μm。所述的一种用于镁合金表面处理的改性铜纳米线-稀土盐转化液由以下步骤制备得到：（1）将稀土盐与少量的去离子水混合，搅拌使其完全溶解，所得溶液备用；（2）将高锰酸钾与少量的去离子水混合，搅拌使其完全溶解，所得溶液备用；（3）将氟化钠与少量的去离子水混合，搅拌使其完全溶解，所得溶液备用；（4）将硬脂酸与20-30重量份的无水乙醇混合并加热至40-50℃，搅拌至硬脂酸完全溶解后加入铜纳米线，超声振荡分散2-3h后抽滤，产物经无水乙醇洗涤2-3次后在30-40℃条件下真空干燥1-2h，得改性铜纳米线备用；（5）取30-50重量份去离子水与十二烷基苯磺酸钠混合，搅拌均匀后加入改性铜纳米线，超声分散均匀后备用；（6）将聚乙烯吡咯烷酮与适量的去离子水混合，搅拌使其完全溶解，所得溶液备用；（7）将步骤（1）至步骤（6）制备的溶液及其他剩余物料一起混合均匀后加入去离子水调节至体系中稀土盐浓度为20-30g/L，再用冰醋酸调节体系pH值为3.5-4，即得所述的转化液。所述的一种用于镁合金表面处理的改性铜纳米线-稀土盐转化液的使用方法，包括以下步骤：（1）将镁合金表面经除油、水漂洗、酸侵蚀、水漂洗、碱活化、水漂洗等步骤后自然晾干备用；（2）将预处理后的镁合金浸泡于温度为70-80℃的改性铜纳米线-稀土盐转化液中反应20-30min后取出，再用水冲洗工件，自然晾干即可。本专利技术选用稀土盐作为主要成膜剂，佐以高锰酸钾、氟化钠、植酸、聚乙烯吡咯烷酮等助剂，使得该转化液具有成膜速度快、结合力强、高防蚀、高效环保等特点，此外还加入了经硬脂酸表面包覆改性后的铜纳米线，改性后的铜纳米线在溶液中的稳定性好，不易团聚和氧化，并具有一定的疏水性，这种一维线状的纳米材料较之纳米粒子可在合金表面形成更致密、更厚的膜层，从而达到更为长效的防护效果，同时其还具有良好的力、光、电、热、磁等宏观性能，改善合金表面的性能，进一步提高材料的功能性，提升材料价值。具体实施方式一种用于镁合金表面处理的改性铜纳米线稀土盐转化液，该转化液由以下重量份的原料配制而成：氯化镧35、高锰酸钾3、植酸1、铜纳米线4、硬脂酸0.5、氟化钠1、双氧水1、十二烷基苯磺酸钠1、聚乙烯吡咯烷酮1、去离子水适量、冰醋酸适量、无水乙醇适量。其中铜纳米线直径为20nm，长度为40μm。该转化液由以下步骤制备得到：（1）将氯化镧与少量的去离子水混合，搅拌使其完全溶解，所得溶液备用；（2）将高锰酸钾与少量的去离子水混合，搅拌使其完全溶解，所得溶液备用；（3）将氟化钠与少量的去离子水混合，搅拌使其完全溶解，所得溶液备用；（4）将硬脂酸与20重量份的无水乙醇混合并加热至40℃，搅拌至硬脂酸完全溶解后加入铜纳米线，超声振荡分散2h后抽滤，产物经无水乙醇洗涤2次后在30℃条件下真空干燥1h，得改性铜纳米线备用；（5）取30重量份去离子水与十二烷基苯磺酸钠混合，搅拌均匀后加入改性铜纳米线，超声分散均匀后备用；（6）将聚乙烯吡咯烷酮与适量的去离子水混合，搅拌使其完全溶解，所得溶液备用；（7）将步骤（1）至步骤（6）制备的溶液及其他剩余物料一起混合均匀后加入去离子水调节至体系中稀土盐浓度为20g/L，再用冰醋酸调节体系pH值为3.5，即得所述的转化液。该转化液的使用方法包括以下步骤：（1）将镁合金表面经除油、水漂洗、酸侵蚀、水漂洗、碱活化、水漂洗等步骤后自然晾干备用；（2）将预处理后的镁合金试样浸泡于温度为70℃的改性铜纳米线稀土盐转化液中反应30min后取出，再用水冲洗工件，自然晾干即可。对镁合金试样表面的转化膜进行性能测试，测试结果为：形貌:宏观为棕黑色，成膜均匀平整，微观结果为立体网状结果，有轻微裂纹，膜厚7.2μm。耐腐蚀性：将未经处理的镁合金基体与试样分别盐雾试验和湿热试验，结果如下：项目盐雾试验湿热试验基体8h后全面腐蚀，产生大量腐蚀物24h后表面变色、出现大量气泡试样52h后表面出现腐蚀斑点175h后表面轻微变色，少量气泡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于镁合金表面处理的改性铜纳米线‑稀土盐转化液，其特征在于，该转化液由以下重量份的原料配制而成：稀土盐35‑48、高锰酸钾3‑5、植酸1‑2、铜纳米线4‑5、硬脂酸0.5‑1、氟化钠1‑2、双氧水1‑2、十二烷基苯磺酸钠1‑2、聚乙烯吡咯烷酮1‑2、去离子水适量、冰醋酸适量、无水乙醇适量。

【技术特征摘要】
1.一种用于镁合金表面处理的改性铜纳米线-稀土盐转化液，其特征在于，该转化液由以下重量份的原料配制而成：稀土盐35-48、高锰酸钾3-5、植酸1-2、铜纳米线4-5、硬脂酸0.5-1、氟化钠1-2、双氧水1-2、十二烷基苯磺酸钠1-2、聚乙烯吡咯烷酮1-2、去离子水适量、冰醋酸适量、无水乙醇适量。2.如权利要求1所述的一种用于镁合金表面处理的改性铜纳米线-稀土盐转化液，其特征在于，所述的稀土盐为镧、铈、镨、铷的氯盐、硝酸盐以及硫酸盐中的一种或多种复混。3.如权利要求1所述的一种用于镁合金表面处理的改性铜纳米线-稀土盐转化液，其特征在于，所述的铜纳米线直径为20-50nm，长度为40-50μm。4.如权利要求1或2或3所述的一种用于镁合金表面处理的改性铜纳米线-稀土盐转化液，其特征在于，所述的转化液由以下步骤制备得到：（1）将稀土盐与少量的去离子水混合，搅拌使其完全溶解，所得溶液备用；（2）将高锰酸钾与少量的去离子水混合，搅拌使其完全溶解，所得溶液备用；（3）将氟化钠与少量的去离子水混合，搅拌使其完全溶解，所得...

【专利技术属性】
技术研发人员：王青锋，丁守君，
申请(专利权)人：巢湖云海镁业有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34