專利名稱：一種鎂合金表面處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面處理工藝，具體涉及一種鎂合金表面處理工藝。
背景技術(shù)：
鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金。其特點(diǎn)是密度小(I. 8g/cm3左右)，比強(qiáng)度高，彈性模量大，散熱好，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有機(jī)物和堿的腐蝕性能好。主要合金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷以及少量鋯或鎘等。目前使用最廣的是鎂鋁合金，其次是鎂錳合金和鎂鋅鋯合金。鎂合金具有優(yōu)良的電磁屏蔽性及回收性等。近年來鎂合金在電子產(chǎn)品，汽車零部件，輕提式工具等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，極具發(fā)展?jié)撡|(zhì)。但鎂合金比較活潑，在生產(chǎn)過程中很容易與空氣中的氧氣及水氣迅速氧化，形成氧化膜，導(dǎo)致電鍍層與鎂合金基體的附著 力差。為改善鎂合金的防腐性及提供多樣化的外觀效果，鎂產(chǎn)品必須配合適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚聿拍苁褂?。傳統(tǒng)的活化工藝，主要是利用化學(xué)方法，清除表面氧化物及粗化金屬表面，以增強(qiáng)附著性。但由于鎂合金的活性極高，令化學(xué)反應(yīng)很難控制，甚至表面出現(xiàn)被過度侵蝕，影響產(chǎn)品的光潔度及耐腐蝕性能。有研究認(rèn)為耐蝕性能的提高是由于自然氧化物的致密化、注入離子的輻射和形成鎂的氮化物的結(jié)果。所得改性層的性能與所注入離子的量和改性層的厚度有關(guān)，而基體表面的MgO對改性層的耐蝕性能的提高也有一定的促進(jìn)作用。氣相沉積即蒸發(fā)沉積涂層，有物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)兩種。它是利用能使鎂合金中的Fe、Mo、Ni等雜質(zhì)含量大幅度降低，同時(shí)利用涂層覆蓋基體的各種缺陷，避免形成局部腐蝕電池，從而達(dá)到改善防腐性能的目的。CN 1584127A涉及一種表面處理工藝，特別是關(guān)于一種鎂合金表面活化工藝，其特征是它先采用機(jī)械粗化，達(dá)至均勻的微粗化表面，精整鎂合金表面；再用電解除油除去工件表面的油污、再用活化液活化鎂合金表面，有效地控制表面的磨損速度，達(dá)至均勻的微處理表面，以確保鎂合金基體與鍍層等結(jié)合力良好。所述機(jī)械粗化是采用濕式滾動(dòng)機(jī)械研磨鎂合金表面。CN 1939666A公開一種鎂合金表面前處理方法，在對該鎂合金材料表面進(jìn)行涂裝或者電鍍之前，包括以下步驟步驟一用干式噴砂機(jī)對鎂合金材料表面進(jìn)行噴砂處理，使用自然物的砂粒；步驟二 用清水沖洗或者高壓氣槍吹的方式將鎂合金材料表面清潔干凈?，F(xiàn)有的鎂合金表面處理工藝，鎂合金表面附著力以及耐腐蝕能力均需改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鎂合金表面活化工藝，它能提高鎂合金在電鍍或涂裝時(shí)鎂合金基體與鍍層或油漆層的結(jié)合力的同時(shí)，不會(huì)對工件產(chǎn)生過腐蝕。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明提供一種鎂合金表面處理工藝，所述工藝包括以下步驟I)機(jī)械粗化并精整鎂合金表面；2)脫脂；3)化學(xué)蝕刻使鎂合金表面接觸至含有磷酸化合物的水溶液；4)表面活化；5)水洗干燥。本發(fā)明所述機(jī)械粗化是采用噴砂機(jī)對鎂合金表面進(jìn)行噴砂處理，達(dá)至均勻的微粗
化表面。進(jìn)一步地，噴砂機(jī)所用砂粒選自棕剛玉、白剛玉、鐵砂或玻璃珠中的一種或至少兩種的混合物，例如白剛玉，棕剛玉/玻璃珠，棕剛玉/白剛玉/鐵砂等。本發(fā)明通過噴砂處理鎂合金工件，工件表面的不平整、毛邊與沙孔都用砂粒清除干凈，同時(shí)能夠清除表面的氧化層，由于砂粒的充分接觸研磨，噴砂處理的質(zhì)量可靠。本發(fā)明步驟2)所述脫脂采用電解除油除去工件表面的油污。其他脫脂方法均可用于本發(fā)明。進(jìn)一步地，電壓選擇在3 10伏，例如3. Γ9. 8伏，5 7伏，6伏等，進(jìn)一步優(yōu)選5 8伏，最優(yōu)選6伏。進(jìn)一步地，溫度控制在25 60°C，例如25. 5 58°C，32 50°C，38 45°C，42°C等，進(jìn)一步優(yōu)選32 50°C，最優(yōu)選45°C。本發(fā)明步驟3)所述含有磷酸化合物的水溶液為含有磷酸化合物的正磷酸、磷酸、焦磷酸、三聚磷酸或堿金屬鹽中的一種或至少兩種的混合物；進(jìn)一步地，磷酸化合物濃度為20 245g/L，例如21 243g/L，4(T200g/L，63 170g/L，80 132g/L，95 120g/L，106g/L 等，進(jìn)一步優(yōu)選 35 130g/L，最優(yōu)選 80g/L。進(jìn)一步地，其pH為2. 5 10，例如可選擇2. 6^9. 8,0,4. 7^5. 6，5等，進(jìn)一步優(yōu)選為5 8，最優(yōu)選為7。步驟4)所述的表面活化為將工件在表面活性液內(nèi)浸泡。進(jìn)一步地,浸泡時(shí)間為至少30s,例如32s, I. 5min, 5min, llmin, 20min等,進(jìn)一步優(yōu)選I IOmin,最優(yōu)選6min。進(jìn)一步地，浸泡溫度為常溫。本發(fā)明所述表面活性液按重量份數(shù)包括以下組分無機(jī)酸疒45，有機(jī)膦酸
O.8 30，表面活性劑3 40，氧化劑10 25，有機(jī)羧酸I 40，胺基磺酸鹽8 22。所述無機(jī)酸可以為各種無機(jī)酸，如磷酸、硫酸、鹽酸、焦磷酸、三聚磷酸、硝酸中的一種或至少兩種的混合物，優(yōu)選焦磷酸，焦磷酸是磷酸的多聚態(tài)，酸洗效果好，用量少。無機(jī)酸的重量份數(shù)可選擇2. 2 43，11 30，18 25，22等。所述有機(jī)膦酸可以是各種常規(guī)的有機(jī)膦酸，如1，2-羥基膦?；宜?、氨基三亞甲基膦酸、羥基亞乙基二膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、二乙基三胺五亞甲基膦酸或氮川三甲撐膦酸中的一種或至少兩種的混合物，優(yōu)選羥基亞乙基二膦酸。有機(jī)膦酸能夠與有機(jī)羧酸一樣起到去除鎂合金表面的雜質(zhì)的作用，同時(shí)有機(jī)膦酸還能起到螯合劑的作用，選擇性地去除作為酸洗殘?jiān)饕M分的鋁化合物。其重量份數(shù)可選擇廣28，6 23，12^19,16等。所述表面活性劑可以為各種表面活性劑，如烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇單油酸酯、烷基醇酰胺、十二烷基苯磺酸鈉、烷基醇聚氧乙烯、脂肪醇醚磷酸酯或十二酸二乙醇酰胺中的一種或至少兩種的混合物。表面活性劑可以活化基材表面，降低表面張力，使得酸洗過程中的黑灰產(chǎn)物、渣子、塵土等更容易從基材表面脫離。其重量份數(shù)可選擇3. 5 38，8 30，12 27，18 24，21等。所述氧化劑可以是各種常規(guī)的氧化劑，如Fe3+的可溶性鹽、可溶性偏釩酸鹽、次氯酸及其鹽中的一種或幾種；Fe3+的可溶性鹽可以是硝酸鐵、硫酸鐵、氯化鐵中的任意一種或幾種，可溶性偏釩酸鹽可以是偏釩酸鈉、偏釩酸氨、偏釩酸鉀中的一種或幾種，次氯酸鹽可以是次氯酸鈉、次氯酸氨、次氯酸鉀中的一種或幾種，優(yōu)選硝酸鐵。氧化劑的存在使得鎂合金金屬離子的電化學(xué)電位差增加，陰陽極反應(yīng)加快、反應(yīng)更容易進(jìn)行，從而使得反應(yīng)得以更徹底、迅速的進(jìn)行。其重量份數(shù)可選擇10. 2^24. 5，13^22,16^20,17等。
所述有機(jī)羧酸選自檸檬酸、乙酸、酒石酸、丙二酸、乳酸、丁二酸、草酸、丁酸、苯甲酸、甲酸或乙二胺四乙酸中的一種或至少兩種的混合物，進(jìn)一步優(yōu)選乳酸。當(dāng)本發(fā)明組合物中含有乳酸時(shí)，該組合物的酸洗過程更加緩和，對鎂合金表面的殘留物清洗更加徹底，因此本發(fā)明優(yōu)選有機(jī)梭酸為乳酸。其重量份數(shù)可選擇I. 2^38,9^30,15^23,18 20等。所述胺基磺酸鹽的重量份數(shù)可選擇8. 2^21,1(Γ18，13^15等。所述的表面活性液還包括緩蝕劑。緩蝕劑的重量份數(shù)可選擇2 35，7 28，13^25,16 20等。進(jìn)一步地，所述緩蝕劑選自硫脲、水溶性苯并三唑、乙醇、異丙醇、六次(亞)甲基四胺或烷基咪唑琳中的一種或至少兩種的混合物，例如乙醇，異丙醇/六次(亞)甲基四胺，硫脲/水溶性苯并三唑/烷基咪唑琳等。作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述表面活性液按重量份數(shù)包括以下組分無機(jī)酸13 40，有機(jī)膦酸3 15，表面活性劑1(Γ23，氧化劑15 20，有機(jī)羧酸17 30，胺基磺酸鹽13 18。作為最優(yōu)選技術(shù)方案，所述表面活性液按重量份數(shù)包括以下組分無機(jī)酸22，有機(jī)膦酸11，表面活性劑16，氧化劑17，有機(jī)羧酸25，胺基磺酸鹽15。本發(fā)明所述的“包括”，意指其除所述組分外，還可以包括其他組分，這些其他組分賦予所述表面活性液不同的特性。除此之外，本發(fā)明所述的“包括”，還可以替換為封閉式的“為”或“由……組成”。一種鎂合金表面處理工藝，所述工藝工藝條件經(jīng)優(yōu)化包括以下步驟I)采用噴砂機(jī)對鎂合金表面進(jìn)行噴砂處理并精整鎂合金表面；2)采用電解除油除去工件表面的油污；電解電壓為3 10伏，溫度控制在25飛(TC;3)化學(xué)蝕刻為使鎂合金表面接觸至含有磷酸化合物的水溶液；4)表面活化為將工件在常溫的表面活性液內(nèi)浸泡至少30s ;所述表面活性液按重量份數(shù)包括以下組分無機(jī)酸2 45，有機(jī)膦酸O. 8 30，表面活性劑:Γ40，氧化劑10 25，有機(jī)羧酸1 40，胺基磺酸鹽8 22;5)水洗干燥。與已有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明有效地控制表面的磨損速度，達(dá)至均勻的微處理表面，以確保鎂合金基體與鍍層等結(jié)合力良好。本發(fā)明能大大提高鎂合金在經(jīng)過電鍍及涂裝處理工序時(shí)與電鍍層或漆膜的結(jié)合力，同時(shí)克服了普通化學(xué)活化工藝帶來的過腐蝕現(xiàn)象。本發(fā)明通過噴砂處理鎂合金材料，可以提高后續(xù)真空濺鍍的附著性；而且由于實(shí)現(xiàn)了工業(yè)自動(dòng)化，節(jié)省了人力，改善了工人的勞動(dòng)環(huán)境。下面對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。但下述的實(shí)例僅僅是本發(fā)明的簡易例子，并不代表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明的權(quán)利范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實(shí)施例如下實(shí)施例I 一種鎂合金的表面處理方法，包括以下步驟I)采用噴砂機(jī)對鎂合金表面進(jìn)行噴砂處理并精整鎂合金表面；噴砂機(jī)所用砂粒為棕剛玉；2)采用電解除油除去工件表面的油污；電解電壓為3伏，溫度控制在25°C ；3)化學(xué)蝕刻為使鎂合金表面接觸正磷酸鹽的水溶液；正磷酸鹽的濃度為20g/L，pH 為 5 ;4)表面活化為將工件在常溫的表面活性液內(nèi)浸泡30s ;所述表面活性液按重量份數(shù)包括以下組分無機(jī)酸2，有機(jī)膦酸3，表面活性劑10，氧化劑25，檸檬酸10，胺基磺酸鹽8 ；5)水洗干燥。實(shí)施例2 —種鎂合金的表面處理方法，包括以下步驟I)采用噴砂機(jī)對鎂合金表面進(jìn)行噴砂處理并精整鎂合金表面；噴砂機(jī)所用砂粒為白剛玉和玻璃珠；2)采用電解除油除去工件表面的油污；電解電壓為5伏，溫度控制在60°C ；3)化學(xué)蝕刻為使鎂合金表面接觸正磷酸鹽的水溶液；正磷酸鹽的濃度為130g/L，pH 為 2. 5 ;4)表面活化為將工件在常溫的表面活性液內(nèi)浸泡IOmin ;所述表面活性液按重量份數(shù)包括以下組分無機(jī)酸45，有機(jī)膦酸30，表面活性劑23，氧化劑15，檸檬酸/酒石酸30，胺基磺酸鹽13;硫脲21 ；5)水洗干燥。實(shí)施例3 —種鎂合金的表面處理方法，包括以下步驟I)采用噴砂機(jī)對鎂合金表面進(jìn)行噴砂處理并精整鎂合金表面；噴砂機(jī)所用砂粒為鐵砂；2)采用電解除油除去工件表面的油污；電解電壓為10伏，溫度控制在32°C ；3)化學(xué)蝕刻為使鎂合金表面接觸焦磷酸鹽的水溶液；焦磷酸鹽的濃度為245g/L，pH 為 10 ;4)表面活化為將工件在常溫的表面活性液內(nèi)浸泡Imin ;所述表面活性液按重量份數(shù)包括以下組分無機(jī)酸13，有機(jī)膦酸15，表面活性劑3，氧化劑10，苯甲酸/甲酸17，胺基磺酸鹽13;乙醇12;5)水洗干燥。
實(shí)施例4 一種鎂合金的表面處理方法，包括以下步驟I)采用噴砂機(jī)對鎂合金表面進(jìn)行噴砂處理并精整鎂合金表面；噴砂機(jī)所用砂粒為棕剛玉/鐵砂；2)采用電解除油除去工件表面的油污；電解電壓為8伏，溫度控制在50°C ；3)化學(xué)蝕刻為使鎂合金表面接觸三聚磷酸鹽的水溶液；三聚磷酸鹽的濃度為35g/L，pH 為 8 ;4)表面活化為將工件在常溫的表面活性液內(nèi)浸泡15min ;所述表面活性液按重量份數(shù)包括以下組分無機(jī)酸40，有機(jī)膦酸O. 8，表面活性劑40，氧化劑20，檸檬酸30，胺基磺酸鹽18 ；5)水洗干燥。 實(shí)施例5 —種鎂合金的表面處理方法，包括以下步驟I)采用噴砂機(jī)對鎂合金表面進(jìn)行噴砂處理并精整鎂合金表面；噴砂機(jī)所用砂粒為鐵砂/玻璃珠；2)采用電解除油除去工件表面的油污；電解電壓為6伏，溫度控制在45°C ；3)化學(xué)蝕刻為使鎂合金表面接觸正磷酸鹽的水溶液；正磷酸鹽的濃度為80g/L，pH 為 7 ;4)表面活化為將工件在常溫的表面活性液內(nèi)浸泡6min ;所述表面活性液按重量份數(shù)包括以下組分無機(jī)酸22，有機(jī)膦酸11，表面活性劑16，氧化劑17，乳酸25，胺基磺酸鹽15 ；5)水洗干燥。對比實(shí)施例將CN1584127A公開的技術(shù)方案作為本發(fā)明的對比實(shí)施例在滾筒機(jī)內(nèi)用夾具將工件夾好，用浮石50%、Si0225%、Mg026%、H2O配制成研磨液，水與固體的體積比是I 3，時(shí)間用60min，溫度為25°C，滾桶速度500rad/min, pH為8，常溫下用2min進(jìn)行水洗，水洗后進(jìn)行電解除油，電解液含有Na3P04135g/L、Na2Si0380g/L、表面活性劑5. 5%，電壓選擇在6伏，時(shí)間用2min，溫度為45°C，pH值8，常溫下用2min進(jìn)行水洗，電解后在常溫下用水洗兩遍每遍2min，隨后進(jìn)行化學(xué)活化，活化液用胺基磺酸鈉55g/L、氟硅酸鈉55g/L，常溫下用2min進(jìn)行水洗，溫度選擇在濕溫程度?；罨蟮墓ぜ叵掠盟?次每次2min,水洗后立即進(jìn)行電鍍。將本發(fā)明實(shí)施例1-5與對比實(shí)施例進(jìn)行檢測結(jié)果如表I :表I各實(shí)施例測試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種鎂合金表面處理工藝，其特征在于，所述工藝包括以下步驟 1)機(jī)械粗化并精整鎂合金表面； 2)脫脂; 3)化學(xué)蝕刻使鎂合金表面接觸含有磷酸化合物的水溶液； 4)表面活化； 5)水洗干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工藝，其特征在于，所述機(jī)械粗化是采用噴砂機(jī)對鎂合金表面進(jìn)行噴砂處理； 優(yōu)選地，噴砂機(jī)所用砂粒選自棕剛玉、白剛玉、鐵砂或玻璃珠中的一種或至少兩種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的工藝，其特征在于，步驟2)所述脫脂采用電解除油； 優(yōu)選地，電壓選擇在3 10伏，進(jìn)一步優(yōu)選5 8伏，最優(yōu)選6伏； 優(yōu)選地，溫度控制在25 60°C，進(jìn)一步優(yōu)選32 50°C，最優(yōu)選45°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的工藝，其特征在于，步驟3)所述含有磷酸化合物的水溶液為含有磷酸化合物的正磷酸、磷酸、焦磷酸、三聚磷酸或堿金屬鹽中的一種或至少兩種的混合物； 優(yōu)選地，磷酸化合物濃度為2(T245g/L，進(jìn)一步優(yōu)選35 130g/L，最優(yōu)選80g/L ； 優(yōu)選地，其pH為2. 5 10，進(jìn)一步優(yōu)選為5 8，最優(yōu)選為7。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的工藝，其特征在于，步驟4)所述的表面活化為將工件在表面活性液內(nèi)浸泡； 優(yōu)選地，浸泡時(shí)間為至少30s,進(jìn)一步優(yōu)選flOmin,最優(yōu)選6min ； 優(yōu)選地，浸泡溫度為常溫。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于，所述表面活性液按重量份數(shù)包括以下組分無機(jī)酸2 45，有機(jī)膦酸O. 8 30，表面活性劑3 40，氧化劑10 25，有機(jī)羧酸1 40，胺基磺酸鹽8 22。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于，所述有機(jī)羧酸選自檸檬酸、乙酸、酒石酸、丙二酸、乳酸、丁二酸、草酸、丁酸、苯甲酸、甲酸或乙二胺四乙酸中的一種或至少兩種的混合物，進(jìn)一步優(yōu)選乳酸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的工藝，其特征在于，所述的表面活性液還包括緩蝕劑； 優(yōu)選地，所述緩蝕劑選自硫脲、水溶性苯并三唑、乙醇、異丙醇、六次(亞)甲基四胺或烷基咪唑琳中的一種或至少兩種的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8之一所述的工藝，其特征在于，所述表面活性液按重量份數(shù)包括以下組分無機(jī)酸13 40，有機(jī)膦酸:Γ15，表面活性劑1(Γ23，氧化劑15 20，有機(jī)羧酸17 30，胺基磺酸鹽13 18 ； 或，所述表面活性液按重量份數(shù)包括以下組分無機(jī)酸22，有機(jī)膦酸11，表面活性劑16，氧化劑17，有機(jī)羧酸25，胺基磺酸鹽15。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9之一所述的工藝，其特征在于，所述工藝包括以下步驟 1)采用噴砂機(jī)對鎂合金表面進(jìn)行噴砂處理并精整鎂合金表面； 2)采用電解除油除去工件表面的油污；電解電壓為3 10伏，溫度控制在25飛(TC；3)化學(xué)蝕刻為使鎂合金表面接觸至含有磷酸化合物的水溶液； 4)表面活化為將工件在常溫的表面活性液內(nèi)浸泡至少30s;所述表面活性液按重量份數(shù)包括以下組分無機(jī)酸2 45，有機(jī)膦酸O. 8 30，表面活性劑:Γ40，氧化劑10 25，有機(jī)羧酸廣40，胺基磺酸鹽8 22 ； 5)水洗干燥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎂合金表面處理工藝。所述工藝包括以下步驟1)機(jī)械粗化并精整鎂合金表面；2)脫脂；3)化學(xué)蝕刻使鎂合金表面接觸含有磷酸化合物的水溶液；4)表面活化；5)水洗干燥。本發(fā)明有效地控制表面的磨損速度，達(dá)至均勻的微處理表面，以確保鎂合金基體與鍍層等結(jié)合力良好，可以提高后續(xù)真空濺鍍的附著性，提高了工件的耐腐蝕性；而且由于實(shí)現(xiàn)了工業(yè)自動(dòng)化，節(jié)省了人力，改善了工人的勞動(dòng)環(huán)境。
文檔編號C23C16/02GK102776540SQ20121023938
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月11日
發(fā)明者葉偉炳 申請人:東莞市聞譽(yù)實(shí)業(yè)有限公司