阅读说明：本技术 一种表面具有保护膜的镁合金、处理方法及应用 (Magnesium alloy with protective film on surface, processing method and application ) 是由 卢向雨 孙思晨 范琦琦 卢望 邹晨 浦煜晗 徐鹏飞 冯兴国 于 2020-07-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种表面具有保护膜的镁合金、处理方法及应用,通过采用由0.15-0.25mol/L锡酸盐、0.08-0.12mol/L焦磷酸盐、0.10-0.15mol/L氢氧化钠或氢氧化钾、0.06-0.10mol/L乙酸盐组成锡酸盐处理液在的镁合金表面形成一层由锡酸盐转化的膜层结构,该膜层具有降低镁合金腐蚀反应速率且不影响其自腐蚀电位的性能,从而实现在降低镁合金反应活性,减缓自腐蚀速率的前提下,提高了电池放电效率。(The invention discloses a magnesium alloy with a protective film on the surface, a processing method and application thereof, wherein a stannate processing liquid consisting of 0.15-0.25mol/L stannate, 0.08-0.12mol/L pyrophosphate, 0.10-0.15mol/L sodium hydroxide or potassium hydroxide and 0.06-0.10mol/L acetate is adopted to form a film structure converted from stannate on the surface of the magnesium alloy, and the film has the performance of reducing the corrosion reaction rate of the magnesium alloy and not influencing the self-corrosion potential, thereby realizing the improvement of the battery discharge efficiency on the premise of reducing the reaction activity of the magnesium alloy and slowing down the self-corrosion rate.)

一种表面具有保护膜的镁合金、处理方法及应用

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种表面具有保护膜的镁合金、处理方法及应用。

背景技术

镁合金密度小、比强度高，作为电池阳极时电化学活性高，在海水电池的开发中有着广泛的应用前景。然而，镁合金的腐蚀敏感性高致使电池放电效率及寿命降低，很大程度上限制了其推广应用。目前主要通过添加合金元素调节镁合金的反应活性以提高其放电效率，这种方式同时又带来镁合金的腐蚀问题，故需要进一步的采用一定的表面处理技术对镁合金的表面进行保护以提高镁合金表面的耐蚀性能。但是该处理方法同时又反过来影响电池的放电性。

发明内容

针对上述现有技术中所存在的不能同时兼顾镁合金的保护和用作电池阳极材料问题，本发明提出一种表面具有锡酸盐转化膜的镁合金、处理方法及应用。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种处理镁合金的方法，包括将清洗干净、表面打磨光滑的镁合金放置在锡酸盐处理液中，在镁合金的表面形成一层锡酸盐转化膜层；其中，所述锡酸盐处理液由0.15-0.25mol/L锡酸盐、0.08-0.12mol/L焦磷酸盐、0.10-0.15mol/L氢氧化钠或氢氧化钾、0.06-0.10mol/L乙酸盐组成。

作为本发明的进一步改进，包括将镁合金浸渍在温度为60-80℃的锡酸盐处理液中处理10-30min。

作为本发明的进一步改进，所述的锡酸盐、焦磷酸盐或乙酸盐选自强碱盐。

基于以上所述的方法，本发明还制备一种表面具有锡酸盐转化膜的镁合金。

作为本发明的进一步改进，所述锡酸盐转化膜由粒径均匀分布的颗粒组成的结构致密的膜层。

基于前述制备的镁合金将其应用于电池阳极材料。

优选的，将所述的镁合金应用于海水电池阳极材料。

本发明的有益效果：采用本发明的方法，通过在的镁合金表面形成一层由锡酸盐转化的膜层结构，该膜层具有降低镁合金腐蚀反应速率且不影响其自腐蚀电位的性能，从而实现在降低镁合金反应活性，减缓自腐蚀速率的前提下，提高了电池放电效率。

附图说明

图1是实施例1在镁合金表面制备的锡酸盐转化膜层的扫描电镜图（SEM图）；

图2是实施例2在镁合金表面制备的锡酸盐转化膜层的扫描电镜图；

图3是实施例3在镁合金表面制备的锡酸盐转化膜层的扫描电镜图；

图4是不同实施例镁合金与未经锡酸盐预处理镁合金在3.5 wt.% NaCl溶液中的交流阻抗图谱；

图5是不同实施例镁合金与未经锡酸盐预处理镁合金在3.5 wt.% NaCl溶液中以10mA/cm²放电的半电池放电曲线；

图6是不同实施例镁合金与未经锡酸盐预处理镁合金作为阳极分别与泡沫镍组成海水电池在3.5 wt.% NaCl溶液中以10mA/cm²放电的放电曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。

实施例1

（1）镁合金表面预处理：将镁合金依次用240#，600#，1000#砂纸打磨，去离子水清洗，无水乙醇超声清洗，冷风吹干备用。

（2）配置处理液：在去离子水中溶解0.15 mol/L锡酸钠、0.08 mol/L焦磷酸钠、0.10 mol/L氢氧化钠、0.06 mol/L乙酸钠配置锡酸盐预处理液。镁合金首先在该碱性的处理液溶液中发生溶解反应释放出Mg2+，锡酸跟离子与镁合金表面带正电的Mg2+结合形成MgSnO3· 3H2O转化膜。焦磷酸钠和乙酸钠用于调节控制溶液的pH值在12-13之间，并调节镁合金表面锡酸盐产物形核速率。

（3）镀膜处理：将镁合金试样浸泡于锡酸盐处理液中，处理时间为10 min，处理温度80℃。之后取出用去离子水冲洗干净，冷风吹干。

经锡酸盐处理后在镁合金表面生成一层灰色膜层。如图1所示的采用本实施例所获得的SEM图，从SEM图中可以看出镁合金表面覆盖一层类似圆形颗粒组成的膜层，颗粒直径在1~2 μm之间，粒径均匀，膜层较为致密。

实施例2

（1）镁合金表面预处理：将镁合金依次用240#，600#，1000#砂纸打磨，去离子水清洗，无水乙醇超声清洗，冷风吹干备用。

（2）配置处理液：在去离子水中溶解0.20 mol/L锡酸钠、0.10 mol/L焦磷酸钠、0.12 mol/L氢氧化钠、0.08 mol/L乙酸钠溶解于去离子水中构成锡酸盐预处理液。

（3）镀膜处理：将镁合金试样浸泡于锡酸盐处理液中，处理时间为20 min，处理温度70℃。之后取出用去离子水冲洗干净，冷风吹干。

经锡酸盐处理后在镁合金表面生成一层灰色膜层。如图2所示，采用本实施例所获得的SEM图表明镁合金表面覆盖一层由圆形颗粒组成，粒径在2~3 μm之间，粒径均匀，膜层结构致密的转化膜层。

实施例3

（1）镁合金表面预处理：将镁合金依次用240#，600#，1000#砂纸打磨，去离子水清洗，无水乙醇超声清洗，冷风吹干备用。

（2）配置处理液：在去离子水中溶解0.25 mol/L锡酸钠、0.12mol/L焦磷酸钠、0.15mol/L氢氧化钠、0.10 mol/L乙酸钠溶解于去离子水中构成锡酸盐预处理液。

（3）镀膜处理：将镁合金试样浸泡于锡酸盐处理液中，处理时间为30 min，处理温度60℃。之后取出用去离子水冲洗干净，冷风吹干。

经锡酸盐处理后在镁合金表面生成一层灰色膜层。如图3所示，采用本实施例所获得的SEM图表明镁合金表面的转化膜层由圆形颗粒组成，粒径在2~3 μm之间，粒径均匀，膜层致密。

性能测试：

对未经锡酸盐预处理的镁合金及采用不同实例进行处理的镁合金的腐蚀性能及其放电性能进行测试。

图4为不同实施例镁合金与未经锡酸盐预处理镁合金在3.5 wt.% NaCl溶液中的交流阻抗图谱。由图4可见，Nyquist图表现为一个高频区的容抗弧及一个低频区的电感弧，说明镁合金的腐蚀过程较为迅速。但经过锡酸盐处理后图谱的容抗弧半径增大，表明锡酸盐转化膜层可减缓镁合金的溶解速率。

图5为不同实施例镁合金与未经锡酸盐预处理镁合金在3.5 wt.% NaCl溶液中以10mA/cm²放电的半电池放电曲线。由图5可见，经过锡酸盐预处理的镁合金试样的放电电位低于未经处理镁合金的放电电位，说明锡酸盐预处理形成的膜层可降低镁合金作为阳极的放电电位。将经锡酸盐处理前后的镁合金与泡沫镍阴极组成海水电池，测试其在3.5 wt.%NaCl溶液中的放电曲线。

图6为不同实施例镁合金与未经锡酸盐预处理镁合金作为阳极分别与泡沫镍组成海水电池在3.5 wt.% NaCl溶液中以10mA/cm²放电的放电曲线。由图6可见，未经锡酸盐预处理的镁合金构成海水电池的输出电压在0.22 V；经过锡酸盐预处理后的镁合金试样构成的海水电池输出电压为0.33 V，显著提高了海水电池的输出电压。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。