專利名稱：一種鎂合金表面處理工藝的制作方法
技術領域：
本發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：
鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金。其特點是密度小(I. 8g/cm3左右)，比強度高，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。鎂合金具有優良的電磁屏蔽性及回收性等。近年來鎂合金在電子產品，汽車零部件，輕提式工具等領域的應用越來越廣泛，極具發展潛質。但鎂合金比較活潑，在生產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，鎂產品必須配合適當的表面處理才能使用。傳統的活化工藝，主要是利用化學方法，清除表面氧化物及粗化金屬表面，以增強附著性。但由于鎂合金的活性極高，令化學反應很難控制，甚至表面出現被過度侵蝕，影響產品的光潔度及耐腐蝕性能。有研究認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，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作用。氣相沉積即蒸發沉積涂層，有物理氣相沉積(PVD)和化學氣相沉積(CVD)兩種。它是利用能使鎂合金中的Fe、Mo、Ni等雜質含量大幅度降低，同時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，特別是關于一種鎂合金表面活化工藝，其特征是它先采用機械粗化，達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，達至均勻的微處理表面，以確保鎂合金基體與鍍層等結合力良好。所述機械粗化是采用濕式滾動機械研磨鎂合金表面。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行涂裝或者電鍍之前，包括以下步驟步驟一用干式噴砂機對鎂合金材料表面進行噴砂處理，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。現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。

發明內容
本發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鎂合金基體與鍍層或油漆層的結合力的同時，不會對工件產生過腐蝕。為達到上述目的，本發明的技術方案如下
本發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)機械粗化并精整鎂合金表面；2)脫脂；3)化學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。本發明所述機械粗化是采用噴砂機對鎂合金表面進行噴砂處理，達至均勻的微粗
化表面。進一步地，噴砂機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，噴砂處理的質量可靠。本發明步驟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明。進一步地，電壓選擇在3 10伏，例如3. Γ9. 8伏，5 7伏，6伏等，進一步優選5 8伏，最優選6伏。進一步地，溫度控制在25 60°C，例如25. 5 58°C，32 50°C，38 45°C，42°C等，進一步優選32 50°C，最優選45°C。本發明步驟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，進一步優選 35 130g/L，最優選 80g/L。進一步地，其pH為2. 5 10，例如可選擇2. 6^9. 8,0,4. 7^5. 6，5等，進一步優選為5 8，最優選為7。步驟4)所述的表面活化為將工件在表面活性液內浸泡。進一步地,浸泡時間為至少30s,例如32s, I. 5min, 5min, llmin, 20min等,進一步優選I IOmin,最優選6min。進一步地，浸泡溫度為常溫。本發明所述表面活性液按重量份數包括以下組分無機酸疒45，有機膦酸
O.8 30，表面活性劑3 40，氧化劑10 25，有機羧酸I 40，胺基磺酸鹽8 22。所述無機酸可以為各種無機酸，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，優選焦磷酸，焦磷酸是磷酸的多聚態，酸洗效果好，用量少。無機酸的重量份數可選擇2. 2 43，11 30，18 25，22等。所述有機膦酸可以是各種常規的有機膦酸，如1，2-羥基膦酰基乙酸、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，優選羥基亞乙基二膦酸。有機膦酸能夠與有機羧酸一樣起到去除鎂合金表面的雜質的作用，同時有機膦酸還能起到螯合劑的作用，選擇性地去除作為酸洗殘渣主要組分的鋁化合物。其重量份數可選擇廣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物、渣子、塵土等更容易從基材表面脫離。其重量份數可選擇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，優選硝酸鐵。氧化劑的存在使得鎂合金金屬離子的電化學電位差增加，陰陽極反應加快、反應更容易進行，從而使得反應得以更徹底、迅速的進行。其重量份數可選擇10. 2^24. 5，13^22,16^20,17等。
所述有機羧酸選自檸檬酸、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，進一步優選乳酸。當本發明組合物中含有乳酸時，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，因此本發明優選有機梭酸為乳酸。其重量份數可選擇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。緩蝕劑的重量份數可選擇2 35，7 28，13^25,16 20等。進一步地，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。作為優選技術方案，所述表面活性液按重量份數包括以下組分無機酸13 40，有機膦酸3 15，表面活性劑1(Γ23，氧化劑15 20，有機羧酸17 30，胺基磺酸鹽13 18。作為最優選技術方案，所述表面活性液按重量份數包括以下組分無機酸22，有機膦酸11，表面活性劑16，氧化劑17，有機羧酸25，胺基磺酸鹽15。本發明所述的“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優化包括以下步驟I)采用噴砂機對鎂合金表面進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浸泡至少30s ;所述表面活性液按重量份數包括以下組分無機酸2 45，有機膦酸O. 8 30，表面活性劑:Γ40，氧化劑10 25，有機羧酸1 40，胺基磺酸鹽8 22;5)水洗干燥。與已有技術方案相比，本發明具有以下有益效果本發明有效地控制表面的磨損速度，達至均勻的微處理表面，以確保鎂合金基體與鍍層等結合力良好。本發明能大大提高鎂合金在經過電鍍及涂裝處理工序時與電鍍層或漆膜的結合力，同時克服了普通化學活化工藝帶來的過腐蝕現象。本發明通過噴砂處理鎂合金材料，可以提高后續真空濺鍍的附著性；而且由于實現了工業自動化，節省了人力，改善了工人的勞動環境。下面對本發明進一步詳細說明。但下述的實例僅僅是本發明的簡易例子，并不代表或限制本發明的權利保護范圍，本發明的權利范圍以權利要求書為準。
具體實施例方式為更好地說明本發明，便于理解本發明的技術方案，本發明的典型但非限制性的實施例如下實施例I 一種鎂合金的表面處理方法，包括以下步驟I)采用噴砂機對鎂合金表面進行噴砂處理并精整鎂合金表面；噴砂機所用砂粒為棕剛玉；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浸泡30s ;所述表面活性液按重量份數包括以下組分無機酸2，有機膦酸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)采用噴砂機對鎂合金表面進行噴砂處理并精整鎂合金表面；噴砂機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浸泡IOmin ;所述表面活性液按重量份數包括以下組分無機酸45，有機膦酸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)采用噴砂機對鎂合金表面進行噴砂處理并精整鎂合金表面；噴砂機所用砂粒為鐵砂；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浸泡Imin ;所述表面活性液按重量份數包括以下組分無機酸13，有機膦酸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)采用噴砂機對鎂合金表面進行噴砂處理并精整鎂合金表面；噴砂機所用砂粒為棕剛玉/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浸泡15min ;所述表面活性液按重量份數包括以下組分無機酸40，有機膦酸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)采用噴砂機對鎂合金表面進行噴砂處理并精整鎂合金表面；噴砂機所用砂粒為鐵砂/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浸泡6min ;所述表面活性液按重量份數包括以下組分無機酸22，有機膦酸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。對比實施例將CN1584127A公開的技術方案作為本發明的對比實施例在滾筒機內用夾具將工件夾好，用浮石50%、Si0225%、Mg026%、H2O配制成研磨液，水與固體的體積比是I 3，時間用60min，溫度為25°C，滾桶速度500rad/min, pH為8，常溫下用2min進行水洗，水洗后進行電解除油，電解液含有Na3P04135g/L、Na2Si0380g/L、表面活性劑5. 5%，電壓選擇在6伏，時間用2min，溫度為45°C，pH值8，常溫下用2min進行水洗，電解后在常溫下用水洗兩遍每遍2min，隨后進行化學活化，活化液用胺基磺酸鈉55g/L、氟硅酸鈉55g/L，常溫下用2min進行水洗，溫度選擇在濕溫程度。活化后的工件常溫下用水洗3次每次2min,水洗后立即進行電鍍。將本發明實施例1-5與對比實施例進行檢測結果如表I :表I各實施例測試結果
權利要求
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)機械粗化并精整鎂合金表面； 2)脫脂; 3)化學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.根據權利要求I所述的工藝，其特征在于，所述機械粗化是采用噴砂機對鎂合金表面進行噴砂處理； 優選地，噴砂機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.根據權利要求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； 優選地，電壓選擇在3 10伏，進一步優選5 8伏，最優選6伏； 優選地，溫度控制在25 60°C，進一步優選32 50°C，最優選45°C。
4.根據權利要求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； 優選地，磷酸化合物濃度為2(T245g/L，進一步優選35 130g/L，最優選80g/L ； 優選地，其pH為2. 5 10，進一步優選為5 8，最優選為7。
5.根據權利要求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浸泡； 優選地，浸泡時間為至少30s,進一步優選flOmin,最優選6min ； 優選地，浸泡溫度為常溫。
6.根據權利要求5所述的工藝，其特征在于，所述表面活性液按重量份數包括以下組分無機酸2 45，有機膦酸O. 8 30，表面活性劑3 40，氧化劑10 25，有機羧酸1 40，胺基磺酸鹽8 22。
7.根據權利要求6所述的工藝，其特征在于，所述有機羧酸選自檸檬酸、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，進一步優選乳酸。
8.根據權利要求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.根據權利要求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包括以下組分無機酸13 40，有機膦酸:Γ15，表面活性劑1(Γ23，氧化劑15 20，有機羧酸17 30，胺基磺酸鹽13 18 ； 或，所述表面活性液按重量份數包括以下組分無機酸22，有機膦酸11，表面活性劑16，氧化劑17，有機羧酸25，胺基磺酸鹽15。
10.根據權利要求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)采用噴砂機對鎂合金表面進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浸泡至少30s;所述表面活性液按重量份數包括以下組分無機酸2 45，有機膦酸O. 8 30，表面活性劑:Γ40，氧化劑10 25，有機羧酸廣40，胺基磺酸鹽8 22 ； 5)水洗干燥。
全文摘要
本發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)機械粗化并精整鎂合金表面；2)脫脂；3)化學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。本發明有效地控制表面的磨損速度，達至均勻的微處理表面，以確保鎂合金基體與鍍層等結合力良好，可以提高后續真空濺鍍的附著性，提高了工件的耐腐蝕性；而且由于實現了工業自動化，節省了人力，改善了工人的勞動環境。
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 優先權日2012年7月11日
發明者葉偉炳 申請人:東莞市聞譽實業有限公司