本發(fā)明涉及化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，具體涉及一種金屬合金基體表面的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的制備方法。

背景技術(shù)：

1、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，又稱(chēng)金屬轉(zhuǎn)化膜，是金屬或過(guò)渡層金屬的表層原子與介質(zhì)中的離子相互作用，在金屬或過(guò)渡層金屬表面生成的一種附著力良好的化合物隔離層。例如，鎂合金表面的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。

2、鎂合金，因其良好的比強(qiáng)度、比剛度、電磁屏蔽比及阻尼減震性能，可在電子產(chǎn)品、軍工、光學(xué)儀器及航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用。但鎂合金耐蝕性較差，表面處理可以有效的提高耐蝕性。眾多表面處理中化學(xué)轉(zhuǎn)化膜由于操作簡(jiǎn)單及較好的耐蝕性成為表面防護(hù)的重要手段。其中，由于綠色環(huán)保且具有高耐蝕性能等要求，具有雙層膜結(jié)構(gòu)的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜受到廣泛關(guān)注。

3、大多數(shù)情況，轉(zhuǎn)化膜一般不會(huì)單獨(dú)使用，當(dāng)作為有機(jī)涂層的底層時(shí)，轉(zhuǎn)化膜的自身附著力會(huì)對(duì)有機(jī)涂層的服役壽命有很大影響。因此在保證耐蝕性能的前提下，提高轉(zhuǎn)化膜的附著力顯得尤為重要。

4、就目前研究來(lái)說(shuō)，化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，例如沉積型磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜，作為有機(jī)涂層的底層時(shí)，需要具有高的耐蝕性和高附著力，但二者很難同時(shí)兼具。因?yàn)橹挥幸粚幽さ霓D(zhuǎn)化膜雖然附著力很高，但其耐蝕性能很難提高，這就使轉(zhuǎn)化膜必須具有兩層結(jié)構(gòu)才能保證轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性能。由于膜層為沉積型膜層，兩層膜層之間為物理附著，所以雙層結(jié)構(gòu)的沉積型磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜的雙層膜之間就是轉(zhuǎn)化膜附著力的薄弱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決雙層結(jié)構(gòu)的沉積型磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜的雙層膜之間附著力較差的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種金屬合金基體表面的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的制備方法。

2、本發(fā)明制備的雙層結(jié)構(gòu)的沉積型磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜，且雙層膜之間具有較高的附著力。本發(fā)明的金屬合金基體表面的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的制備方法能夠有助于減少試錯(cuò)成本，提高制備效率，在保持較高耐蝕性的同時(shí)，提高雙層膜之間的附著力。

3、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。

4、本發(fā)明提供一種金屬合金基體表面的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的制備方法，包括以下步驟：

5、根據(jù)金屬合金基體的材料確定內(nèi)層膜，以不同的金屬磷酸鹽作為外層膜；獲取內(nèi)層膜的x射線衍射特征峰的晶面作為內(nèi)層膜的擇優(yōu)晶面，以及獲取外層膜的x射線衍射特征峰的晶面作為外層膜的擇優(yōu)晶面；構(gòu)建內(nèi)層膜的擇優(yōu)晶面與外層膜的擇優(yōu)晶面的匹配結(jié)構(gòu)，并獲取內(nèi)層膜的擇優(yōu)晶面與外層膜的擇優(yōu)晶面的原子間距及夾角，然后采用錯(cuò)配度計(jì)算公式，計(jì)算出內(nèi)層膜的擇優(yōu)晶面與外層膜的擇優(yōu)晶面的錯(cuò)配度；獲取錯(cuò)配度最低的金屬鹽作為外層膜的主鹽；選擇至少一種其他金屬鹽，并與主鹽共同作為成膜物質(zhì)，通過(guò)加入無(wú)機(jī)磷酸鹽和助劑，以配置轉(zhuǎn)化膜溶液；將金屬合金基體置于轉(zhuǎn)化膜溶液中進(jìn)行成膜反應(yīng)，以在金屬合金基體表面生成高附著力的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜。

6、本發(fā)明主要是以不同的金屬磷酸鹽作為外層膜，通過(guò)計(jì)算內(nèi)層膜的擇優(yōu)晶面與不同外層膜的擇優(yōu)晶面的錯(cuò)配度，根據(jù)比較結(jié)果，獲取錯(cuò)配度最低的金屬鹽作為主鹽，通過(guò)添加其他金屬鹽，以配置出合適的轉(zhuǎn)化膜溶液，用于在金屬合金基體表面生成高附著力的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜。本發(fā)明的制備方法能夠消除金屬合金基體的表面生成的雙層膜之間的界面，由此，在降低化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的錯(cuò)配度，確?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化膜耐蝕性能的情況下，提高化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的附著力。

7、優(yōu)選的，構(gòu)建內(nèi)層膜的擇優(yōu)晶面與外層膜的擇優(yōu)晶面的匹配結(jié)構(gòu)的方法如下：

8、獲取內(nèi)層膜的擇優(yōu)生長(zhǎng)取向和擇優(yōu)晶面，以及獲取外層膜的擇優(yōu)生長(zhǎng)取向和擇優(yōu)晶面；構(gòu)建內(nèi)層膜的擇優(yōu)晶面和外層膜的擇優(yōu)晶面的二維點(diǎn)陣錯(cuò)配度數(shù)學(xué)模型，從而構(gòu)建得到內(nèi)層膜的擇優(yōu)晶面與外層膜的擇優(yōu)晶面的匹配結(jié)構(gòu)。

9、本發(fā)明中，根據(jù)金屬磷酸鹽的x射線衍射圖，以金屬磷酸鹽的x射線衍射圖上對(duì)應(yīng)的衍射三強(qiáng)峰作為擇優(yōu)生長(zhǎng)取向，獲取衍射三強(qiáng)峰的晶面作為擇優(yōu)晶面。其中，內(nèi)層膜與外層膜的主要成分均為金屬磷酸鹽，且內(nèi)層膜上的金屬元素與外層膜上的金屬元素不同。

10、優(yōu)選的，獲取內(nèi)層膜的擇優(yōu)晶面與外層膜的擇優(yōu)晶面的原子間距及夾角的方法如下：

11、根據(jù)構(gòu)建的內(nèi)層膜的擇優(yōu)晶面與外層膜的擇優(yōu)晶面的匹配結(jié)構(gòu)，每個(gè)擇優(yōu)晶面選取多個(gè)低指數(shù)晶向，計(jì)算內(nèi)層膜的擇優(yōu)晶面與外層膜的擇優(yōu)晶面在多個(gè)低指數(shù)晶向取向上的原子間距及夾角。

12、本發(fā)明中，低指數(shù)晶向通過(guò)晶體結(jié)構(gòu)軟件對(duì)擇優(yōu)晶面上的取向進(jìn)行測(cè)量得到。

13、優(yōu)選的，錯(cuò)配度計(jì)算公式是：

14、；

15、其中，( hkl) s表示內(nèi)層膜的形核相的低指數(shù)晶面；( hkl) n表示外層膜的形核相的低指數(shù)晶面；表示內(nèi)層膜的擇優(yōu)晶面與外層膜的擇優(yōu)晶面的錯(cuò)配度；表示第 i個(gè)( hkl) s面上的低指數(shù)晶向；表示第 i個(gè)( hkl) n面上的低指數(shù)晶向；表示內(nèi)層膜與外層膜在第 i個(gè)( hkl) s面上的低指數(shù)晶向取向上的原子間距；表示內(nèi)層膜與外層膜在第 i個(gè)( hkl) n面上的低指數(shù)晶向取向上的原子間距； θ表示與的夾角。

16、優(yōu)選的，所述低指數(shù)晶面是根據(jù)x射線衍射特征峰得到的擇優(yōu)晶面；所述低指數(shù)晶向是通過(guò)晶體結(jié)構(gòu)軟件對(duì)擇優(yōu)晶面上的取向進(jìn)行測(cè)量得到。

17、優(yōu)選的，所述擇優(yōu)晶面是根據(jù)金屬磷酸鹽的x射線衍射圖確定x射線衍射特征峰，通過(guò)x射線衍射特征峰確定擇優(yōu)生長(zhǎng)取向，從而得到金屬磷酸鹽的擇優(yōu)晶面。

18、優(yōu)選的，所述金屬合金基體為鎂合金基體；所述主鹽為氯化鈣；所述其他金屬鹽為mn2+、zn2+、sr2+和ba2+中的至少一種的金屬鹽。

19、優(yōu)選的，所述助劑為氧化劑和絡(luò)合劑，所述氧化劑為硝酸鈉；所述絡(luò)合劑為edta；所述無(wú)機(jī)磷酸鹽為磷酸二氫銨。

20、優(yōu)選的，每升轉(zhuǎn)化膜溶液中各物質(zhì)含量是：

21、主鹽0.1mol/l～0.15mol/l，每種其他金屬鹽0.05mol/l～0.15mol/l，無(wú)機(jī)磷酸鹽0.2mol/l～0.3mol/l，氧化劑0.01mol/l～0.04mol/l和絡(luò)合劑0.01mol/l～0.05mol/l。

22、優(yōu)選的，所述成膜反應(yīng)的溫度為45℃～55℃，所述成膜反應(yīng)的時(shí)間為15min～20min。

23、本發(fā)明的有益效果：

24、1、本發(fā)明主要是以不同的金屬磷酸鹽作為外層膜，通過(guò)計(jì)算內(nèi)層膜的擇優(yōu)晶面與不同外層膜的擇優(yōu)晶面的錯(cuò)配度，根據(jù)比較結(jié)果，獲取錯(cuò)配度最低的金屬鹽作為主鹽，通過(guò)添加其他金屬鹽，以配置出合適的轉(zhuǎn)化膜溶液，用于在金屬合金基體表面生成高附著力的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜。本發(fā)明的制備方法能夠消除金屬合金基體的表面生成的雙層膜之間的界面，由此，在降低化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的錯(cuò)配度，確?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化膜耐蝕性能的情況下，提高化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的附著力，解決雙層結(jié)構(gòu)的沉積型磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜的雙層膜之間附著力較差的問(wèn)題，并利用本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思及制備方法，減少試錯(cuò)成本。

25、2、本發(fā)明的制備方法不僅適用于磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜，還適用于所有需要提高附著力的沉積型轉(zhuǎn)化膜，本發(fā)明的制備方法能夠?yàn)槠渌枰岣吒街Φ某练e型轉(zhuǎn)化膜的制備提供有價(jià)值的參考和指導(dǎo)。