鎂合金產(chǎn)品表面改性處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鎂合金產(chǎn)品表面改性處理方法，該方法包括脫脂、酸洗活化、堿洗、化學(xué)改性的工序，所采用的改性溶液包括磷酸、氫氧化鈣、氟化鈉磷酸鋅等。該方法既能滿足環(huán)保要求，提高鎂合金的耐腐蝕、附著力、低阻抗等性能，又節(jié)約成本。
【專利說(shuō)明】鎂合金產(chǎn)品表面改性處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種金屬材料的表面處理方法，特別涉及一種鎂合金產(chǎn)品表面改性處 理方法。 技術(shù)背景
[0002] 隨著各種應(yīng)用器材日趨輕薄短小以及對(duì)其散熱和電磁屏蔽等性能提出較高要求， 鎂合金以其比重小，比強(qiáng)度、比剛度高，具有良好的導(dǎo)熱性、電磁屏蔽性、減振性以及綠色環(huán) 保等有點(diǎn)，成為21世紀(jì)理想的電子產(chǎn)品殼體和輕型車輛的替用材料，在汽車、3C產(chǎn)品和航 空航天等工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，因此，鎂合金作為結(jié)構(gòu)材料使用時(shí)優(yōu)勢(shì)有著重要 的現(xiàn)實(shí)意義。由于鎂是極活潑的金屬，標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-2. 36V，其耐腐蝕性極差，制約了鎂 合金的使用。目前，通過(guò)鎂合金表面處理來(lái)保護(hù)其本身材質(zhì)。常用的鎂合金表面處理采用 在鎂合金表面鍍膜，在金屬表面形成一層致密的保護(hù)性膜，防止金屬被腐蝕?，F(xiàn)有技術(shù)根據(jù) 成膜條件，鎂合金表面處理技術(shù)可以歸納為化學(xué)成膜和陽(yáng)極氧化成膜兩大類，但是陽(yáng)極氧 化成膜處理技術(shù)有工藝復(fù)雜、成本較高、很難保持處理液的有效性和處理液溫度的恒定性 等問(wèn)題，因此還很難推廣使用?；瘜W(xué)成膜，其轉(zhuǎn)化工藝需用的設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，容易操作， 成本低，使用較多。化學(xué)成膜一般作為涂裝的底層，以增強(qiáng)涂裝的附著性。由于在成膜過(guò) 程中不使用電源，所以沒(méi)有由于電力線分布不均而導(dǎo)致的膜層厚度不均勻及深孔處不能沉 積膜層的弊端，只要是電解液可以到達(dá)的表面，都能夠獲得厚度均勻的轉(zhuǎn)化膜。目前大多 數(shù)的鎂合金化學(xué)成膜采用鉻酸鹽化學(xué)成膜，這種方法由于采用鉻酸鹽溶液對(duì)金屬進(jìn)行化學(xué) 改性，如美國(guó)專利第4676842號(hào)及美國(guó)DOW化學(xué)公司的化學(xué)改性處理No. 20 (修正型鉻酸 制程）等，使得鎂合金的表面膜中含有高污染性化學(xué)物質(zhì)Cr3+，對(duì)以后鎂合金回收造成困 難，另外處理槽中含Cr 3+的溶液所揮發(fā)出的有毒氣體，會(huì)給作業(yè)人員的健康造成危害，并且 處理槽中的溶液排放也需要進(jìn)行廢水處理，然而，Cr 3+不容易沉降，使廢水處理的成本提高， 因此，鎂合金鉻酸鹽的化學(xué)表面處理對(duì)人體和環(huán)境有不同程度的危害。隨著鎂合金產(chǎn)品需 求的日益增大，開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境和操作者無(wú)危害的技術(shù)及處理液、實(shí)現(xiàn)"綠色表面處理"，無(wú)鉻 系化學(xué)表面處理是國(guó)內(nèi)學(xué)者關(guān)注的問(wèn)題，如日本學(xué)者梅原博行等的高錳酸鉀體系無(wú)鉻轉(zhuǎn)化 膜；David Hawke對(duì)鎂合金AM60B進(jìn)行磷酸鹽?高猛酸鹽處理，在鎂合金表面得到一層轉(zhuǎn)化 膜，該研究發(fā)現(xiàn)，膜的顏色和厚度對(duì)處理時(shí)間非常敏感；M. A. Gongzalez等研究了低成本、 污染輕的錫酸鹽轉(zhuǎn)化膜，將ZC71鎂合金固溶、水淬、回火處理后進(jìn)酸洗等前處理，再將試樣 浸入錫酸鹽，可在表面形成2?5 μ m的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜；A. L. Rudd等研究了加入稀土元素也 可以形成保護(hù)膜，如鑭、鐠的硝酸鹽在WE43鎂合金上的成膜特性；A. K. Sharma研究了不經(jīng) 浸鋅，在鎂上直接化學(xué)鍍鎳的工藝；甘肅工業(yè)大學(xué)的尹建軍研究直接在鎂合金表面鍍鋅； 戴長(zhǎng)松、中科院的霍宏偉等研究了鎂上化學(xué)鍍鎳，但基體結(jié)合力差，所以在中間加入浸鋅。 上述無(wú)鉻系處理方法，當(dāng)進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理時(shí)，其溶液不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化膜層不均勻、易脫落，附著性 能不好，并且得到的保護(hù)膜較薄，耐蝕性差。因此，既能滿足環(huán)保要求、提高鎂合金的耐蝕性 能，又有一定商業(yè)價(jià)值，又能節(jié)省能源的鎂及鎂合金表面處理方法，是本領(lǐng)域技術(shù)人員非常 關(guān)注的問(wèn)題。
[0003]


【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種鎂合金產(chǎn)品表面改性處理方法，它既能滿足環(huán)保要求，提高 鎂合金的耐腐蝕、附著力、低阻抗等性能，又節(jié)約成本。
[0004] 本發(fā)明所述鎂合金產(chǎn)品表面改性處理方法，包括以下步驟： 1) 鎂合金產(chǎn)品打磨； 2) 脫脂 將打磨后的鎂合金產(chǎn)品浸入裝有5%?10%氫氧化鈉溶液的脫脂槽中，75?95°C下，超 聲波脫脂5?15分鐘，取出，放入第一純水水洗槽中水洗10-30秒，取出，再放入第二純水 水洗槽中水洗10?30秒，取出，滴水10?20秒； 3) 酸洗活化 將預(yù)處理后的鎂合金產(chǎn)品浸入盛有氫氟酸、乙二醇混合溶液的酸洗槽中，混合溶液溫 度為45?55°C下，酸洗1?3分鐘，放入第三純水水洗槽中水洗10?30秒后，再放入第四 純水水洗槽中水洗10?30秒，取出，滴水10?20秒，隨后浸入超聲波槽水洗5-8分鐘，取 出，滴水10-20秒； 4) 堿洗 將經(jīng)步驟3)處理的鎂合金產(chǎn)品浸入裝有20%-30%氫氧化鈉的堿洗槽中，在75-95°C下， 超聲波堿洗5-15分鐘，取出，放入第五純水水洗槽中水洗10-30秒，取出，再放入第六純水 水洗槽中水洗10-30秒，取出，滴水10-20秒； 5) 化學(xué)改性 將經(jīng)步驟4)處理后的鎂合金產(chǎn)品放入盛有改性處理溶液的槽中室溫?45°C下，化學(xué) 成膜30?120秒，然后進(jìn)入第七純水水洗槽中水洗10-30秒，取出，再放入第八純水水洗槽 中水洗10-30秒，取出，吹去產(chǎn)品大面積水，再烘烤15-20分鐘，至產(chǎn)品烘干。
[0005] 步驟3)所述的混合溶液為每升酸洗溶液中含有氫氟酸40克、乙二醇32克。
[0006] 步驟5)所述的改性處理溶液的配比為每升溶液中含有磷酸60?100克、氫氧化 鈣40?60克、氟化鈉1?4克、磷酸鋅2?6克、氯化鈉3?8克。
[0007] 本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)： 1. 本發(fā)明是以磷酸鹽為主體的處理溶液，不使用鉻酸或氰化物，無(wú)污染，在實(shí)際生產(chǎn)中 滿足環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求；解決了【背景技術(shù)】所述的使用鉻酸鹽處理溶液含有的鉻或重 金屬元素對(duì)環(huán)境與人體造成的不同程度的危害； 2. 整套工藝的溶液可以在追加損耗的情況下重復(fù)適用，大大地節(jié)省資源、降低了生產(chǎn) 成本，與陽(yáng)極氧化工藝相比，可以減低成本約65%的成本； 3. 該技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，易形成自動(dòng)化生產(chǎn)線，而不需大的設(shè)備投資，形成產(chǎn)能時(shí)間短，能 夠適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)需要，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力； 4. 采用本發(fā)明所述方法，在鎂合金表面形成的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，其附著力強(qiáng)，耐腐蝕性能 好，低阻抗性能高； 5. 本發(fā)明所述方法中溶液配比、加熱溫度和處理時(shí)間的優(yōu)化控制，解決了轉(zhuǎn)換溶液不 穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化膜層不均勻、易脫落等難題。
[0008] 本發(fā)明所述試劑均采用市售的化學(xué)純?cè)噭?br>
【具體實(shí)施方式】
[0009] 1.配置試劑 A.配置脫脂溶液 稱取氫氧化鈉80克，溶解，然后加純凈水稀釋至1升。
[0010] B.配置酸洗活化溶液 稱取50%的氫氟酸80克、乙二醇32克，加少量純凈水?dāng)嚢璩浞秩芙?，加純凈水稀釋?1升，得到酸洗活化溶液。
[0011] C.配置堿洗溶液 稱取氫氧化鈉 200-250克，加入少量的蒸餾水溶解，再加純凈水稀釋至1升。
[0012] D.配置改性溶液 分別稱取磷酸60-100克，氫氧化鈣40-60克，氟化鈉 1-4克，磷酸鋅2-6克，氯化鈉 3-8 克，配制成1升溶液。
[0013] 2.取AZ91D鎂合金材料進(jìn)行表面改性處理： 1) 脫脂： 將AZ91D鎂合金材料打磨、上料，放進(jìn)裝有5%?10%氫氧化鈉溶液的脫脂槽中，超聲作 用5?15分鐘，工作溫度為75?95°C，使油脂與堿性溶液及表面活性物質(zhì)發(fā)生皂化反應(yīng)和 乳化反應(yīng)而溶解于水中，以達(dá)到脫脂的目的，脫脂后可以明顯看見(jiàn)零件表面變得光亮。
[0014] 脫脂后的鎂合金放進(jìn)第一純水水洗槽中水洗10?30秒，以除殘留在鎂合金表面 上的堿性溶液及油分子，取出，再放入第二純水水洗槽中水洗10?30秒，再次去除殘留在 鎂合金表面上的堿性溶液及油分子，取出，滴水10?20秒； 2) 酸洗： 將經(jīng)步驟1)處理后的鎂合金產(chǎn)品浸入盛有酸洗溶液的酸洗槽中酸洗1?3分鐘，工作 溫度為45?55°C，微蝕金屬表面以去除產(chǎn)品表面生產(chǎn)的氧化物，另外還可以中和脫脂后殘 余在產(chǎn)品上的堿性物質(zhì)。酸洗后放入第三純水水洗槽中水洗10?30秒后，取出，再放入第 四純水水洗槽中水洗10?30秒，取出，滴水10?20秒； 3) 水洗： 將經(jīng)步驟2)處理后的鎂合金產(chǎn)品浸入純水超聲波水洗槽中水洗5?8分鐘，去除殘留 在鎂合金表面上的酸性溶液及氧化物顆粒，取出，滴水10?20秒； 4) 喊洗： 將經(jīng)步驟3)處理后的鎂合金產(chǎn)品放入裝有20%?30%氫氧化鈉溶液的堿洗槽中，超 聲波堿洗5?15分鐘，工作溫度為75?95°C，中和殘留在鎂合金產(chǎn)品表面上的酸性物質(zhì)。 隨后放入第五純水水洗槽中水洗10?30秒，再放入第六純水水洗槽中水洗10?30秒，取 出，滴水10?20秒； 5) 化學(xué)成膜： 將經(jīng)步驟4)處理后的鎂合金產(chǎn)品放入盛有改性處理溶液的化成槽中化學(xué)成膜30? 120秒，使鎂合金產(chǎn)品表面形成一層低阻抗化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，工作溫度為室溫?45°C。然后放入 第七純水水洗槽中水洗10-30秒，取出，再放入第八純水水洗槽中水洗10-30秒，取出，使用 壓縮空氣吹去產(chǎn)品大面積水；放入120_150°C烤爐中烘烤15-20分鐘左右至產(chǎn)品烘干。
【權(quán)利要求】
1. 一種鎂合金產(chǎn)品表面改性處理方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 鎂合金產(chǎn)品打磨； 2) 脫脂 將打磨后的鎂合金產(chǎn)品浸入裝有5%?10%氫氧化鈉溶液的脫脂槽中，75?95°C下，超 聲波脫脂5?15分鐘，取出，放入第一純水水洗槽中水洗10-30秒，取出，再放入第二純水 水洗槽中水洗10?30秒，取出，滴水10?20秒； 3) 酸洗活化 將預(yù)處理后的鎂合金產(chǎn)品浸入盛有氫氟酸、乙二醇混合溶液的酸洗槽中，混合溶液溫 度為45?55°C下，酸洗1?3分鐘，放入第三純水水洗槽中水洗10?30秒后，再放入第四 純水水洗槽中水洗10?30秒，取出，滴水10?20秒，隨后浸入超聲波槽水洗5-8分鐘，取 出，滴水10-20秒； 4) 堿洗 將經(jīng)步驟3)處理的鎂合金產(chǎn)品浸入裝有20%-30%氫氧化鈉的堿洗槽中，在75-95°C下， 超聲波堿洗5-15分鐘，取出，放入第五純水水洗槽中水洗10-30秒，取出，再放入第六純水 水洗槽中水洗10-30秒，取出，滴水10-20秒； 5) 化學(xué)改性 將經(jīng)步驟4)處理后的鎂合金產(chǎn)品放入盛有改性處理溶液的槽中室溫?45°C下，化學(xué) 成膜30?120秒，然后進(jìn)入第七純水水洗槽中水洗10-30秒，取出，再放入第八純水水洗槽 中水洗10-30秒，取出，吹去產(chǎn)品大面積水，再烘烤15-20分鐘，至產(chǎn)品烘干。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟3)所述的混合溶液為每升酸洗溶液 中含有氫氟酸40克、乙二醇32克。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟5)所述的改性處理溶液的配比為每 升溶液中含有磷酸60?100克、氫氧化鈣40?60克、氟化鈉1?4克、磷酸鋅2?6克、 氯化鈉3?8克。
【文檔編號(hào)】C23C22/78GK104087927SQ201410278463
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】黃贊文, 陳偉, 劉建學(xué), 余黃波 申請(qǐng)人:四川勁德興鎂鋁科技有限公司