專利名稱：高光澤性鎂合金表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)相關(guān)的電鍍及化學(xué)鍍工藝及物理研磨拋光工藝，具體涉及一種提高鎂合金表面處理后的平整光澤性質(zhì)的制程方法，背景技術(shù)鎂合金工件之胚件不論是以什么方式制作，其表面均是粗糙而無(wú)光澤可言，可見(jiàn)光反射率極少超過(guò)30％，平整度RA值及少低于20μm。主要的原因有三其一是鎂合金之熱膨脹系數(shù)過(guò)大，一般都超過(guò)20μm/m/℃以上，在熱成型的過(guò)程中不可避免的產(chǎn)生縮水的條紋。其二是大部份的鎂合金是以六方最密堆積的晶型存在，于固態(tài)時(shí)要變型的滑動(dòng)方向很有限，運(yùn)用冷成型的過(guò)程中，經(jīng)常產(chǎn)生滑移帶(slipbands)及雙晶結(jié)構(gòu)(deformation twin)的結(jié)果，并以粗糙來(lái)表現(xiàn)。其三是鎂合金特不耐蝕，在潮濕大氣中易于產(chǎn)生晶間腐蝕，更是難以產(chǎn)生光潔的表面。
經(jīng)過(guò)查詢，在現(xiàn)今任何資料，均未發(fā)現(xiàn)相關(guān)鎂合金之平整、光澤、鏡面的表面處理技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可使得鎂合金工件表面具較平整、光澤甚至到達(dá)鏡面效果的鎂合金表面處理方法。
本發(fā)明為申請(qǐng)人之前所申請(qǐng)之“鎂合金工件之表面處理方法、處理所得的工件及用于該方法之各組成物，申請(qǐng)?zhí)枮?00610081021.6”所述技術(shù)之延伸使用技術(shù)。前述發(fā)明提供了在鎂合金表面高附著力之金屬鍍層制作技術(shù)，本發(fā)明則在高附著力之金屬鍍層表面提供了鏡面處理之制作技術(shù)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的技術(shù)方案如下
本發(fā)明高光澤性鎂合金表面處理方法包括如下步驟1)、先對(duì)鎂合金工件表面進(jìn)行前處理；2)、在經(jīng)處理后的鎂合金外側(cè)鍍有一層高附著性的鎳或鎳合金鍍層；3)、在前述鎳或鎳合金鍍層的外側(cè)鍍有一層或一層以上的軟金屬鍍層，然后再進(jìn)行拋光；4)、在經(jīng)拋光后的軟金屬鍍層之外鍍有一層或一層以上的硬而光澤性的金屬鍍層。
其中所述的一層或一層以上的軟金屬鍍層為銅、錫、鋅、銦、鉍、銻、銀中的一種或一種以上金屬的合金鍍層。
電鍍軟金屬的操作條件為溫度為55～65℃，操作時(shí)間為0.5～1小時(shí)，電流密度1.5～2.5A/dm2，。在化學(xué)鍍鎳表面進(jìn)行電鍍軟金屬步驟，其目標(biāo)是在鎂合金表面布敷一層可供拋光的金屬材料。因?yàn)槭鞘褂秒婂兪┕?，可以選擇錫、鎘、銅、金、銀、鋅、銦或者以上之各金屬之合金鍍層。選擇之理由是軟金屬之拉申率(Ductility)較高；拉申率是金屬塑性的指標(biāo)，在技術(shù)意義上，材料具有一定的塑性容量，可以使工件受載時(shí)通過(guò)局部發(fā)生的塑性變形，而使應(yīng)力重新分布，從而減少應(yīng)力集中的程度，避免脆斷的傾向。又如金屬的塑性較大，則該金屬的塑性變形與形變強(qiáng)化相結(jié)合，使其后的拋光這種金屬冷變形成型加工較為有利。表一列出可運(yùn)用于本發(fā)明之軟金屬。另外一個(gè)選擇槽浴的重點(diǎn)是槽浴必須不對(duì)鎂合金底材造成腐蝕的問(wèn)題，可以確認(rèn)的是氰化槽浴及堿浴(如錫酸鉀浴)不會(huì)對(duì)鎂合金造成腐蝕。
所述3)步驟中對(duì)軟金屬鍍層進(jìn)行拋光是采用噴砂、噴丸、物理拋光、震動(dòng)研磨方法中的一種或一種以上的組合，在軟金屬表面進(jìn)行拋光步驟，其目標(biāo)是提高工件表面的平整性并封閉工件表面的微孔，來(lái)達(dá)到平整光亮(Ra＜0.01)之效果。表二是本發(fā)明在執(zhí)行拋光步驟時(shí)所使用的方法及標(biāo)準(zhǔn)。
電鍍光澤硬金屬步驟，目標(biāo)在于對(duì)經(jīng)過(guò)拋光的軟金屬提供耐磨、抗蝕、進(jìn)一步光澤之效果。由于此時(shí)的鎂合金工件已經(jīng)被化學(xué)鍍鎳及經(jīng)過(guò)拋光的軟金屬所包裹，對(duì)具有腐蝕性的電鍍液較能承受，故可選用鍍銅之硫酸浴，鍍鎳之伍茲鍍?cè)?硫酸鍍?cè)?、氨基磺酸鍍?cè)?、氟硼酸鍍?cè)　⒙然?，鍍鋅之酸性鍍?cè)?，鍍錫之酸性鍍?cè)。兘?、鍍銀、鍍鈀、鍍銠中的一種或其組合。依照供貨商所提供的添加劑做適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充。
電鍍硬而光澤性的金屬鍍層的操作條件溫度為45～55℃，操作時(shí)間為0.5～1小時(shí)，電流密度1～2A/dm2。
表一可運(yùn)用于本發(fā)明之軟金屬

表二執(zhí)行拋光步驟時(shí)所使用的方法及標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)以上制程所完成之鎂合金表面處理工件，運(yùn)用200萬(wàn)畫素的數(shù)字相機(jī)拍攝網(wǎng)格線的反射影像(如圖2所示)，并以裸視分析可判讀之字號(hào)，即可取得鎂合金表面處理工件之鏡面程度指標(biāo)。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
圖2為反射影像模糊指針量測(cè)圖。
圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明1-鎂合金工件2-光源3-數(shù)位相機(jī)4-字型影像
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明是如何實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例如圖1所示，本發(fā)明鎂合金工件表面處理方法，系將待處理的鎂合金工件依下列步驟逐一處理，包括首先對(duì)鎂合金工件表面進(jìn)行前處理步驟，之后對(duì)鎂合金表面執(zhí)行高附著性之化學(xué)鍍鎳步驟，之后在化學(xué)鍍鎳表面進(jìn)行電鍍軟金屬步驟，之后在軟金屬表面進(jìn)行拋光步驟，之后在經(jīng)拋光之表面進(jìn)行電鍍光澤硬金屬步驟等。本發(fā)明所處理的鎂合金工件采用美規(guī)AZ61A(成分如表三所示)，其材料及機(jī)械性質(zhì)規(guī)范符合ASTM B 90M-85，以證驗(yàn)本發(fā)明所能產(chǎn)生的效益。另，鎂合金工件尺寸為長(zhǎng)10cm*寬5cm*厚2mm，在四端各鉆3mm的小孔作為掛架及導(dǎo)電的固定點(diǎn)。
表三AZ61A鎂合金工件成分表

首先對(duì)鎂合金工件表面進(jìn)行前處理步驟，及之后對(duì)鎂合金表面執(zhí)行高附著性之化學(xué)鍍鎳步驟已如申請(qǐng)人之前所申請(qǐng)之“鎂合金工件之表面處理方法、處理所得的工件及用于該方法之各組成物，申請(qǐng)案號(hào)為200610081021.6”所闡述。
前處理步驟細(xì)分為，1)均質(zhì)化步驟，系藉超聲波脫脂、化學(xué)拋光，攻擊鎂合金晶間的預(yù)處理方式，將鎂合金進(jìn)行脫脂并使密排六方形的晶體裸露于外，其中超音波脫脂是以介電偶極性高的有機(jī)溶劑及堿性的除銹配方及超音波方法組合成，可對(duì)鎂合金工件進(jìn)行脫脂除銹效果及最低的化學(xué)侵蝕。該有機(jī)溶劑可采用包括甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇等介電偶極性高的有機(jī)溶劑。而該除銹配方可采用包括乳酸、蟻酸、醋酸、草酸、琥珀酸等具鰲合能力的有機(jī)酸，及十二烷基磺酸鈉、1，2磷酸烷基酯等陰離子界面活性劑。而化學(xué)拋光是選用氟酸、氟化氨及硝酸混合液溶蝕工件表面的氧化皮膜，并施以330kHz的超音波，以達(dá)到將鎂合金密排六方形的晶體裸露于外。2)置換與滲透接合步驟，系藉具抗氧化性與觸媒性之溶液置換鎂合金工件的表面，并以晶型漸序變化的化學(xué)沉鎳鋅合金溶液，將鎂合金工件進(jìn)行第一次化鍍，促使密排六方形晶型能夠滲透到化鍍層的內(nèi)部，使化鍍層與鎂合金強(qiáng)韌附著，達(dá)到緊密接合，其中具抗氧化性與觸媒性的溶液是以氟酸、氟化氨及氧化鋅、碳酸鎳所制備之溶液，可于鎂合金工件的表面置換出包括鎳、鋅及氟化鎂的薄層，此薄層首先提供了后續(xù)施工所需的抗氧化保護(hù)層；并在下一工序(化學(xué)沉鎳鋅合金)中擔(dān)任啟動(dòng)觸媒的角色；在施工完成前最后熱處理時(shí)，微量的鋅金屬擔(dān)任固融滲透，黏結(jié)鍍層的角色。而晶型漸序變化的化學(xué)沉鎳鋅合金溶液41是以氟化氨及氧化鋅、碳酸鎳、檸檬酸、次磷酸鈉所制備之溶液，其目的是在施工完成前最后熱處理時(shí)，確保鎂合金的密排六方形晶型能夠滲透到鎳鋅合金鍍層的內(nèi)部，達(dá)到緊密接合的目標(biāo)。
其后對(duì)鎂合金表面執(zhí)行高附著性之化學(xué)鍍鎳步驟系以張型內(nèi)應(yīng)力的化學(xué)沉鎳溶液，將鎂合金工件進(jìn)行第二次化鍍，藉以封閉鎂合金受腐蝕攻擊的孔道，該張型內(nèi)應(yīng)力的化學(xué)沉鎳溶液是以氟化氨、碳酸鎳、檸檬酸、次磷酸鈉所制備之溶液，并加上不含硫原子的醯胺添加劑，對(duì)鎂合金工件進(jìn)行化鍍。第二次化鍍鎳的目的是在施工后達(dá)成無(wú)孔隙鍍層，封閉鎂合金成品受腐蝕攻擊的孔道?？捎貌缓蛟拥孽蛋诽砑觿┌ㄒ叶?、二乙烯三胺、間二雜茂等。在操作時(shí)，應(yīng)將PH值控制在3.2～4.0之間，以確保鍍層內(nèi)應(yīng)力處于合適范圍之張應(yīng)力的狀況。
其后在化學(xué)鍍鎳表面進(jìn)行電鍍軟金屬步驟，采用純錫之錫酸鉀堿浴及錫43％/銅57％之氰化浴兩種作為比對(duì)之用，其成分及操作狀態(tài)如表四所示。
表面軟金屬拋光步驟，系先以表面粗糙度計(jì)量測(cè)軟金屬鍍層之表面之狀態(tài)并依據(jù)表二的拋光策略執(zhí)行拋光，其量測(cè)及操作狀態(tài)如表四所示。
電鍍光澤硬金屬步驟系以電鍍方式對(duì)鎂合金工件進(jìn)行電鍍，以使鎂合金的表面光澤化，該電鍍60是以碳酸鎳、檸檬酸、氟化氨所組成的電鍍液，對(duì)鎂合金工件進(jìn)行電鍍，其中添加劑為不含硫元素的晶格成長(zhǎng)阻隔型之添加劑，可采1，4-丁炔二醇、香荳素及其二酸寡聚合物等，其成分及操作狀態(tài)如表四所示。
上述各步驟中的操作條件如表四所示表四藥液組成及操作條件




表五測(cè)試過(guò)程與結(jié)果摘要

注1.數(shù)字相機(jī)是使用FUJIFILM廠牌FinePix2600Zoom型號(hào)。
2.反射影像字號(hào)如下表

權(quán)利要求
1.一種高光澤性鎂合金表面處理方法，該方法包括如下步驟1)、先對(duì)鎂合金工件表面進(jìn)行前處理；2)、在經(jīng)處理后的鎂合金外側(cè)鍍有一層高附著性的鎳或鎳合金鍍層；3)、在前述鎳或鎳合金鍍層的外側(cè)鍍有一層或一層以上的軟金屬鍍層，然后再進(jìn)行拋光；4)、在經(jīng)拋光后的軟金屬鍍層之外鍍有一層或一層以上的硬而光澤性的金屬鍍層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高光澤性鎂合金表面處理方法，其特征在于3)步驟所述的一層或一層以上的軟金屬鍍層為銅、錫、鋅、銦、鉍、銻、銀中的一種或一種以上金屬的合金鍍層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任意一項(xiàng)所述的一種高光澤性鎂合金表面處理方法，其特征在于電鍍軟金屬的操作條件為溫度為55～65℃，操作時(shí)間為0.5～1小時(shí)，電流密度為1.5～2.5A/dm2。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高光澤性鎂合金表面處理方法，其特征在于所述3)步驟中對(duì)軟金屬鍍層進(jìn)行拋光是采用噴砂、噴丸、物理拋光、震動(dòng)研磨方法中的一種或一種以上的組合，來(lái)達(dá)到平整光亮的效果。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高光澤性鎂合金表面處理方法，其特征在于所述4)步驟的電鍍種類為鍍銅之硫酸浴，鍍鎳之伍茲鍍?cè)』蛄蛩嵩　被撬徨冊(cè)?、氟硼酸鍍?cè)　⒙然?，鍍鋅之酸性鍍?cè)?，鍍錫之酸性鍍?cè)。兘?、鍍銀、鍍鈀、鍍銠中的一種或其組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5任意一項(xiàng)所述的一種高光澤性鎂合金表面處理方法，其特征在于電鍍硬而光澤性的金屬鍍層的操作條件溫度為45～55℃，操作時(shí)間為0.5～1小時(shí)電流密度為1～2A/dm2。
全文摘要
本發(fā)明系有關(guān)于一種提高鎂合金表面處理后之平整光澤性質(zhì)的制程方法，該方法系首先對(duì)鎂合金工件表面進(jìn)行前處理步驟，之后對(duì)鎂合金表面執(zhí)行高附著性之化學(xué)鍍鎳步驟，之后在化學(xué)鍍鎳表面進(jìn)行電鍍軟金屬步驟，之后在軟金屬表面進(jìn)行拋光步驟，之后在經(jīng)拋光之表面進(jìn)行電鍍光澤硬金屬步驟。以達(dá)到使鎂合金工件具有高平整光澤性質(zhì)之效果。
文檔編號(hào)C25D5/42GK101070601SQ20061011934
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日
發(fā)明者何靖, 陳柏文 申請(qǐng)人:何靖