專利名稱：一種鎂合金表面的處理法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂合金表面的處理方法，屬金屬表面化學(xué)處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鎂合金具有許多優(yōu)良的物理和機(jī)械性能，具有較高的比強(qiáng)度和比剛度，易于切削加工、 鑄造，能承受較大的沖擊震動(dòng)負(fù)荷，減震性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性、磁屏蔽性能優(yōu)良，密度小,是一種 理想的現(xiàn)代結(jié)構(gòu)材料，能夠廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械制造、航空航天、電子、通訊、軍事、光 學(xué)儀器和計(jì)算機(jī)制造等領(lǐng)域。
然而，作為結(jié)構(gòu)材料，鎂合金的致命缺陷是抗腐蝕性能差，標(biāo)準(zhǔn)電極電位只有-2.36V， 導(dǎo)致鎂合金在潮濕的大氣、土壤和海水中易發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，限制了其廣泛應(yīng)用。為使鎂合 金應(yīng)用于不同的場合，經(jīng)常需要改變其表面狀態(tài)以提高耐蝕性、耐磨性、可焊性、裝飾性等 性能。因此，在實(shí)際應(yīng)用中對鎂合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚硪栽鰪?qiáng)其抗腐蝕能力，已成為必不 可少的一環(huán)。
化學(xué)轉(zhuǎn)化處理是在金屬表面形成一層薄膜，起到保護(hù)基體材料的作用。該方法具有成膜 均勻、工藝簡單、不需要電源等特點(diǎn)，常用來作為有機(jī)涂層的前處理底層。而鉻化處理由于 6價(jià)鉻的存在會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染，其使用范圍已經(jīng)受到嚴(yán)格限制，比如歐盟RoHS規(guī)定 嚴(yán)禁使用鉻等六種有害物質(zhì)。因此，開發(fā)更耐蝕的無鉻轉(zhuǎn)化處理仍是今后的熱點(diǎn)。
目前，我國電子信息產(chǎn)業(yè)鎂合金制品生產(chǎn)廠的表面處理技術(shù)以引進(jìn)國外技術(shù)為主，無鉻 化學(xué)轉(zhuǎn)化處理然后涂漆的處理方法，仍將占據(jù)電子信息產(chǎn)業(yè)鎂合金部件表面處理的主要份額。 總之，鎂合金表面處理技術(shù)正在向著環(huán)境友好、功能型、裝飾性、低成本方向發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鎂合金表面的處理方法。
一種鎂合金表面的處理方法，其特征在于具有以下的處理過程和步驟
a. 在常溫下，將拋光水洗后的鎂合金工件置于丙酮溶液中超聲消30 60秒；
b. 將上述潔凈的鎂合金工件放入堿洗液中，在磁力攪拌下進(jìn)行堿洗；堿洗溫度為60 70 °C，時(shí)間為10 15分鐘；
所述堿洗液的配方如下
在1升純水溶劑中加入一定量的各種鈉鹽，各種鈉鹽的濃度分別為磷酸鈉50 60g/L， 氫氧化鈉15 30g/L，硅酸鈉20 30g/L和碳酸鈉2 5g/L;配制成混合鈉鹽的堿洗液；
C.隨后，將上述經(jīng)堿洗的鎂合金工件進(jìn)行氟鋯酸鹽復(fù)合轉(zhuǎn)化膜表面處理液的處理；所述的氟鋯酸鹽復(fù)合轉(zhuǎn)化膜表面處理液的配方如下 在1升純水溶劑中加入一定量的以下各物質(zhì)
磷酸 15 20g/L，
氧化鋅 2.5 5.0 g/L， 氟化氫銨 1.2 2.5g/L，
氨水 4 6mL/L，
氟鋯酸鉀 2.0 5.0g/L，
磷酸二氫鹽 1.5 3.0g/L，
成膜促進(jìn)劑間硝苯磺酸鈉和硝酸鈉的混合物5.0 8.5g/L;兩者的質(zhì)量比為l: 1 3: 1;
緩蝕劑四硼酸鈉、或氟化鈉、或碳酸鈉0.5 2.0g/L; 該表面處理液的pH值為2.0 5.0;
對上述的鎂合金工件進(jìn)行氟鋯酸鹽復(fù)合轉(zhuǎn)化膜表面處理時(shí)，先將所述鎂合金工件用去離 子水清洗多次，然后將其浸泡在所述表面處理液中，處理液的溫度控制在45 60'C;在慢速 磁力攪拌條件下，逐漸成膜，成膜時(shí)間為10 20分鐘；
d.然后，再將涂膜后的鎂合金工件表面上噴涂熱塑性丙烯酸氣霧漆；在噴涂丙烯酸氣霧 漆時(shí)，先將工件用去離子水清洗多次，在6(TC下烘干后，進(jìn)行第一層噴漆，接著再烘干，再 進(jìn)行第二層噴漆，如此再重復(fù)操作進(jìn)行第三層噴漆；三次噴漆完成后，放置于干燥箱內(nèi)在80 'C恒溫條件下保持45 60分鐘，使噴漆完全固化；最終完成鎂合金表面的處理。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)在于處理液中不含金屬鉻化物，防止6價(jià)鉻離子對環(huán)境造成的污染， 而且又避免了高錳酸鉀等強(qiáng)氧化性物質(zhì)的加入給處理液帶來不穩(wěn)定性。
本發(fā)明方法中制得的鎂合金表面的復(fù)合轉(zhuǎn)化膜其抗腐蝕能力較好，且對后續(xù)有機(jī)涂層的 附著力也很好。
本發(fā)明方法的工藝簡單，操作方便，成本低廉。
圖1為本發(fā)明中鎂合金表面氟鋯酸鹽復(fù)合轉(zhuǎn)化膜與其它轉(zhuǎn)化膜的點(diǎn)滴腐蝕試驗(yàn)結(jié)果比較圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。 實(shí)施例1
本實(shí)施例中的具體過程和步驟如下所述1、 在常溫下，將拋光水洗后的鎂合金工件置于丙酮溶液中超聲消45秒；
2、 將上述潔凈的鎂合金工件放入堿洗液中，在磁力攪拌下進(jìn)行堿洗；堿洗溫度為65'C， 時(shí)間為15分鐘；
所述堿洗液的配方如下
在l升純水溶劑中加入一定量的各種鈉鹽，各種鈉鹽的濃度分別為磷酸鈉55g/L，氫氧 化鈉20g/L，硅酸鈉25g/L和碳酸鈉2.5g/L;形成混合鈉鹽的堿洗液；
3、 隨后，將上述經(jīng)堿洗的鎂合金工件進(jìn)行氟鋯酸鹽復(fù)合轉(zhuǎn)化膜表面處理液的處理；所述 的氟鋯酸鹽復(fù)合轉(zhuǎn)化膜表面處理液的配方如下
在1升純水溶劑中加入一定量的以下各物質(zhì)
磷酸 18g/L，
氧化鋅 3.5g/L，
氟化氫銨 1.3g/L，
氨水 5mL/L，
氟鋯酸鉀 3.0g/L，
磷酸二氫鹽 2.5g/L，
成膜促進(jìn)劑間硝苯磺酸鈉和硝酸鈉的混合物7.5g/L;兩者的質(zhì)量比為l: 1;
緩蝕劑氟化鈉1.5g/L; 該表面處理液的pH值為2.5;
對上述的鎂合金工件進(jìn)行氟鋯酸鹽復(fù)合轉(zhuǎn)化膜表面處理時(shí)，先將所述鎂合金工件用去離 子水清洗2次，然后將其浸泡在所述表面處理液中，處理液的溫度控制在55'C;在慢速磁力
攪拌條件下，逐漸成膜，成膜時(shí)間為20分鐘；
4、然后，再將涂膜后的鎂合金工件表面上噴涂熱塑性丙烯酸氣霧漆；在噴涂丙烯酸氣霧 漆時(shí)，先將工件用去離子水清洗多次，在60'C下烘干后，進(jìn)行第一層噴漆，接著再烘干，再 進(jìn)行第二層噴漆，如此再重復(fù)操作進(jìn)行第三層噴漆；三次噴漆完成后，放置于干燥箱內(nèi)在80 'C恒溫條件下保持50分鐘，使噴漆完全固化；最終完成鎂合金表面的處理。
各種性能測試
對實(shí)施例所得樣品進(jìn)行各項(xiàng)性能測試結(jié)果如下 1、不同轉(zhuǎn)化膜的點(diǎn)滴腐蝕試驗(yàn)及其比較
采用點(diǎn)滴腐蝕溶液快速檢測轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性:在試樣上用鉛筆畫5個(gè)直徑為5mm的圓形試驗(yàn)區(qū)，將點(diǎn)滴試驗(yàn)溶液(0.2￡高錳酸鉀和1.26g氫氟酸溶于1L蒸餾水中)滴在圓形區(qū)域內(nèi)， 把溶液從紅色變成無色的時(shí)間定為膜層的點(diǎn)滴腐蝕時(shí)間。其原理是當(dāng)點(diǎn)滴溶液將轉(zhuǎn)化膜溶 解后，露出的基體鎂與溶液中的氫氟酸迅速反應(yīng)釋放出氫氣，并將溶液中紅色的高錳酸鉀還 原變?yōu)闊o色，使試驗(yàn)區(qū)內(nèi)溶液的顏色褪去。
點(diǎn)滴腐蝕試驗(yàn)時(shí)間越長，表明該試樣的耐蝕性能越好。點(diǎn)滴腐蝕試驗(yàn)的結(jié)果見附圖中的圖1。
2、 漆膜的附著力測試
采用劃痕法試驗(yàn)評定漆膜的附著力。劃痕試驗(yàn)用刻刀在表面劃100個(gè)邊長lmm的正方 形格子，再用膠布粘，觀察涂層的脫落個(gè)數(shù)。
幾種不同工藝的測試結(jié)果見表1 (表中數(shù)據(jù)為脫落個(gè)數(shù)占總數(shù)的比例)。
3、 鹽水浸泡試驗(yàn)
溫度25°C時(shí)將噴涂好的試樣浸在5%NaCl溶液中，觀察表面的腐蝕狀況。 漆膜附著力測試及鹽水浸泡試驗(yàn)的測試結(jié)果見下表1。
表l幾種不同試樣的測試結(jié)果比較
測試項(xiàng)目AZ31鎂合金基體DOW22工藝本發(fā)明
漆膜附著力(劃痕法)27/1002/1000膽
120h鹽水浸泡脫落嚴(yán)重，出現(xiàn)腐蝕坑邊角起泡表面狀況無變化
*DOW22是被廣泛采用的美國DOW化學(xué)公司的一種鎂合金表面處理技術(shù) *均以八231鎂合金為基材
權(quán)利要求
1.一種鎂合金表面的處理方法，其特征在于具有以下的處理過程和步驟a.在常溫下，將拋光水洗后的鎂合金工件置于丙酮溶液中超聲消30～60秒；b.將上述潔凈的鎂合金工件放入堿洗液中，在磁力攪拌下進(jìn)行堿洗；堿洗溫度為60～70℃，時(shí)間為10～15分鐘；所述堿洗液的配方如下在1升純水溶劑中加入一定量的各種鈉鹽，各種鈉鹽的濃度分別為磷酸鈉50～60g/L，氫氧化鈉15～30g/L，硅酸鈉20～30g/L和碳酸鈉2～5g/L；配制成混合鈉鹽的堿洗液；c.隨后，將上述經(jīng)堿洗的鎂合金工件進(jìn)行氟鋯酸鹽復(fù)合轉(zhuǎn)化膜表面處理液的處理；所述的氟鋯酸鹽復(fù)合轉(zhuǎn)化膜表面處理液的配方如下在1升純水溶劑中加入一定量的以下各物質(zhì)磷酸 15～20g/L，氧化鋅2.5～5.0g/L，氟化氫銨 1.2～2.5g/L，氨水 4～6mL/L，氟鋯酸鉀 2.0～5.0g/L，磷酸二氫鹽1.5～3.0g/L，成膜促進(jìn)劑間硝基苯磺酸鈉和硝酸鈉的混合物5.0～8.5g/L；兩者的質(zhì)量比為1∶1～3∶1；緩蝕劑四硼酸鈉、或氟化鈉、或碳酸鈉0.5～2.0g/L；該表面處理液的pH值為2.0～5.0；對上述的鎂合金工件進(jìn)行氟鋯酸鹽復(fù)合轉(zhuǎn)化膜表面處理時(shí)，先將所述鎂合金工件用去離子水清洗多次，然后將其浸泡在所述表面處理液中，處理液的溫度控制在45～60℃；在慢速磁力攪拌條件下，逐漸成膜，成膜時(shí)間為10～20分鐘；d.然后，再將涂膜后的鎂合金工件表面上噴涂熱塑性丙烯酸氣霧漆；在噴涂丙烯酸氣霧漆時(shí)，先將工件用去離子水清洗多次，在60℃下烘干后，進(jìn)行第一層噴漆，接著再烘干，再進(jìn)行第二層噴漆，如此再重復(fù)操作進(jìn)行第三層噴漆；三次噴漆完成后，放置于干燥箱內(nèi)在80℃恒溫條件下保持45～60分鐘，使噴漆完全固化；最終完成鎂合金表面的處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎂合金表面的處理方法，屬金屬表面的化學(xué)處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供了一種鎂合金表面處理的方法，該方法的主要過程如下鎂合金表面經(jīng)拋光、堿洗后，用氟鋯酸鹽復(fù)合轉(zhuǎn)化膜表面處理液進(jìn)行處理，最后再經(jīng)噴涂熱塑性丙烯酸氣霧漆，完成表面處理。其中化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的形成為最重要的關(guān)鍵工藝，氟鋯酸鹽復(fù)合轉(zhuǎn)化膜表面處理液中主要含有氟鋯酸鹽、磷酸二氫鹽、磷酸、氟化氫銨、成膜促進(jìn)劑間硝基苯磺酸鈉、緩蝕劑氟化鈉或四硼酸鈉等物質(zhì)組成的水溶液，經(jīng)處理生成的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜具有較好的耐蝕性，且與后續(xù)的有機(jī)涂層具有很好的附著力，因而能夠增強(qiáng)鎂合金的抗腐蝕能力。另外，處理液中不含金屬鉻化物，防止6價(jià)鉻離子對環(huán)境造成的污染，有利環(huán)保。
文檔編號C23C22/76GK101538707SQ200910047508
公開日2009年9月23日 申請日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者根 葉, 彭根生, 成旦紅, 曹鐵華, 段劍輝 申請人:上海大學(xué)