一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法
【專利摘要】一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，將研磨拋光或拉絲處理后的鎂合金浸入鈍化溶液中進(jìn)行鈍化著色，所述鈍化液為水或含有至少一種正磷酸鹽的水溶液，在80～100℃保溫2-10h后，用無色透明的水性樹脂封孔，然后在120～260℃烘烤。本發(fā)明獲得的鎂合金最終具有銅或金的光澤或質(zhì)感，耐腐蝕和抗霉菌性較好。本發(fā)明工藝合理、流程簡單、成本低廉、生產(chǎn)過程安全、效率高、成本低、無酸性廢液排放、無需特殊設(shè)備，鈍化著色液無污染無毒性，過程環(huán)保，所得產(chǎn)品外觀美觀漂亮，具有金屬的光澤和質(zhì)感，擁有較高耐腐蝕性和抗霉菌性，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鎂合金表面的處理方法，特別是指一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法；屬金屬表面處理技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金被認(rèn)為是21世紀(jì)最富有開發(fā)和應(yīng)用潛力的“綠色材料”，具有比強(qiáng)度高、密度低、耐震性好等特點(diǎn)，由于鎂合金具有環(huán)保，可回收性好的優(yōu)良品質(zhì)，使得鎂合金在航空、航天、汽車、家電、生物材料等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。但是鎂合金耐腐蝕性差，表面易氧化，不易保持光亮也成為限制鎂合金使用的瓶頸。
[0003]為了提高鎂合金耐腐蝕性，保持金屬光澤，往往使用電鍍陽極氧化、微弧氧化等方法。
[0004]現(xiàn)有的陽極氧化或微弧氧化工藝，工藝復(fù)雜、成本高、所需設(shè)備復(fù)雜，并且處理液中往往含有鉻、鈷和氟等對(duì)人類健康和環(huán)境都有危害的元素，對(duì)大件鎂制品難以實(shí)現(xiàn)，其中微弧氧化形成的膜易開裂、耐沖擊性差、易脫落。尤其是這兩種工藝都難以對(duì)鎂合金進(jìn)行仿銅仿金處理，使其表面具有銅或金的光澤和質(zhì)感。
[0005]因此急需發(fā)展一種環(huán)保、工藝簡單、成本較低的表面仿銅仿金技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于提供一種工藝設(shè)計(jì)合理、設(shè)備要求簡單、操作方便、成本低、效率高的鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法。
[0007]本發(fā)明一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，包括下列步驟:
[0008]第一步:對(duì)鎂合金表面進(jìn)行光亮化處理；然后，將光亮化處理后的鎂合金浸入800C -1OO0C的鈍化液中進(jìn)行表面鈍化處理，所述鈍化液選自水或磷酸鹽溶液，鈍化液的pH值為7-13 ;由于經(jīng)過表面光亮化處理的鎂合金，活性很高，在中性或堿性環(huán)境條件下，很容易在表面形成致密的氧化膜或氫氧化膜，實(shí)現(xiàn)鎂合金鈍化；
[0009]第二步:將第一步所得的鎂合金表面涂覆封孔劑，然后，加熱烘烤，進(jìn)行封孔處理；烘烤溫度小于等于260°C。
[0010]封孔處理的主要目的有兩個(gè)方面，首先是封堵鎂合金表面未鈍化部分的空洞，其次，是對(duì)鎂合金表面形成保護(hù)涂層；根據(jù)光學(xué)理論分析可知，由于鎂合金基體、鈍化層、涂層對(duì)光的折射率不同，因此，光線經(jīng)過鎂合金基體、鈍化層、涂層反射后形成的反射光互相干涉，使鈍化后的鎂合金呈現(xiàn)金黃色光澤。
[0011]本發(fā)明一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，所述光亮化處理是采用噴丸、研磨拋光或拉絲中的至少一種處理工藝對(duì)鎂合金表面進(jìn)行處理，以獲得表面光潔的材料；處理后，鎂合金表面光潔度為0.05-0.1 μ m。
[0012]本發(fā)明一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，所述鈍化液為水時(shí)，鈍化液選自去離子水或蒸餾水；所述鈍化液為磷酸鹽溶液時(shí)，磷酸鹽溶液的質(zhì)量體積濃度為0.6-3g/l，磷酸鹽溶液中溶質(zhì)選自磷酸氫二鈉、三磷酸鈉、磷酸三鈉中的至少一種。三磷酸鈉對(duì)鈣鎂等金屬離子有絡(luò)合能力。此外，具有一定有機(jī)物表面活性劑的性質(zhì)，對(duì)油脂有強(qiáng)烈的乳化作用。磷酸鈉鹽也具有滲透和乳化作用，能增加鈍化液潤濕能力和反應(yīng)速度。
[0013]本發(fā)明一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，鈍化處理中，鎂合金在鈍化液中浸泡時(shí)間為2-10h。
[0014]本發(fā)明一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，磷酸鹽溶液的溶質(zhì)分別選擇正磷酸鹽磷酸氫二鈉、三磷酸鈉或磷酸三鈉單獨(dú)使用時(shí)，磷酸鹽溶液的質(zhì)量體積濃度分別為:
[0015]磷酸氫二鈉溶液l_3g/l
[0016]三磷酸鈉溶液 0.6_2g/l
[0017]磷酸三鈉溶液 0.6_2g/l。
[0018]本發(fā)明一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，所述封孔劑為無色透明的水性樹脂；所述水性樹脂選自水性丙烯酸樹脂、水性丙烯酸環(huán)氧樹脂、氟樹脂、水性環(huán)氧樹脂、特氟龍清漆、環(huán)氧 樹脂清漆中的一種。
[0019]本發(fā)明一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，封孔劑采用浸涂或噴涂的方式涂覆至鎂合金表面，進(jìn)行封孔之后，將鎂合金進(jìn)行烘烤，烘烤溫度為120-260°C，烘烤時(shí)間為10-30min ;優(yōu)選的烘烤溫度為150_230°C ;更優(yōu)選的烘烤溫度為170_200°C。
[0020]本發(fā)明一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，所述鎂合金選自純鎂、Mg-Al-Zn系、Mg-Zn-Zr系合金中的一種。
[0021]本發(fā)明一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法處理后的鎂合金，按照QJ/ZB4-85標(biāo)準(zhǔn)，使用點(diǎn)滴法對(duì)鈍化膜的耐蝕性進(jìn)行測(cè)定，耐蝕時(shí)間大于12秒；
[0022]按照J(rèn)B840-86標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行霉菌實(shí)驗(yàn)，在30天內(nèi)，表面長霉百分比≤10% ；
[0023]將處理后的鎂合金試樣在220°C干燥箱中保溫Ih后取出，投入不高于15°C水中為一個(gè)循環(huán)進(jìn)行抗熱震試驗(yàn)，循環(huán)次數(shù)大于20次；
[0024]按照GJB150.9-1986軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法進(jìn)行濕熱試驗(yàn)，432h，外觀無變化；
[0025]采用中性鹽霧試驗(yàn)并根據(jù)ASTM BI 17.97標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)鎂合金的耐腐蝕性能，60h，外觀無變化。
[0026]本發(fā)明提供的一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，有以下幾大優(yōu)點(diǎn):
[0027]1、本發(fā)明工藝設(shè)計(jì)合理、流程簡單、成本低廉、生產(chǎn)過程安全性高，無需脫脂、堿洗、酸洗或活化等前處理及后續(xù)清洗處理，生產(chǎn)效率高，利于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
[0028]2、本發(fā)明所需設(shè)備簡單，并且鈍化溶液中所添加的化學(xué)試劑均為食品加工業(yè)所用添加劑，對(duì)環(huán)境無污染，也無毒性，可以用于生物醫(yī)學(xué)鎂合金材料的表面處理。
[0029]3、本發(fā)明所處理鎂合金材料及制品不僅具有鎂的輕質(zhì)耐震性能，又具有銅或金的光澤和質(zhì)感，并且有較好的抗腐蝕和和抗霉菌能力?？梢詮V泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、家電和日常生活等方面。
[0030]綜上所述，本發(fā)明工藝合理、流程簡單、成本低廉、生產(chǎn)過程安全，不僅產(chǎn)品外觀美觀漂亮，具有金屬的光澤和質(zhì)感，并且過程環(huán)保，擁有較高耐腐蝕性和抗霉菌性，具有良好的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】[0031]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，本發(fā)明實(shí)施例旨在進(jìn)一步說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
[0032]本發(fā)明實(shí)施例中，各種性能測(cè)試方法如下:
[0033]1、點(diǎn)滴試驗(yàn)
[0034]試驗(yàn)按照QJ/ZB4-85標(biāo)準(zhǔn)，使用點(diǎn)滴法對(duì)鈍化膜的耐蝕性進(jìn)行測(cè)定。將點(diǎn)滴液(0.05g高錳酸鉀和5ml硝酸溶于95ml高純水中)滴在試樣上，以點(diǎn)滴液由紅色變?yōu)闊o色的時(shí)間來衡量鈍化膜的耐腐蝕性能，時(shí)間越長耐腐蝕性能越好。
[0035]2、霉菌試驗(yàn)
[0036]試驗(yàn)按照J(rèn)B840-86標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行霉菌實(shí)驗(yàn)，濕室內(nèi)控制的溫度為28_30°C，相對(duì)濕度為95-100%，風(fēng)速不大于0.5m/s的要求，處理30天后，檢測(cè)霉菌的生長情況。
[0037]3、熱震實(shí)驗(yàn)
[0038]將仿銅鎂合金試樣在220°C干燥箱中保溫Ih后取出，投入不高于15°C水中為一個(gè)循環(huán)。記錄次數(shù)作為鎂合金耐熱震的性能表征。
[0039]4、濕熱試驗(yàn)
[0040]試驗(yàn)按照GJB150.9-1986軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法進(jìn)行濕熱試驗(yàn)。試驗(yàn)條件:以24h為一個(gè)試驗(yàn)周期，每周期分為升溫、高溫高濕、降溫和低溫高濕四個(gè)階段。具體步驟為:在2h內(nèi)，將試驗(yàn)箱溫度由30°C升到60°C，相對(duì)濕度升至95%，穩(wěn)定后保持6h ;在8h內(nèi)將試驗(yàn)箱溫度降到30°C，此期間相對(duì)濕度保持在85%以上；當(dāng)試驗(yàn)箱溫度達(dá)到30°C，相對(duì)濕度為95%的條件下，保持8h ;重復(fù)以上三個(gè)步驟，進(jìn)行18個(gè)周期(432h)試驗(yàn)。
[0041]5、鹽霧試驗(yàn)
[0042]采用中性鹽霧試驗(yàn)并根據(jù)ASTM BI 17.97標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)鎂合金的耐腐蝕性能。
[0043]實(shí)施例1
[0044]將AZ31鎂合金板材拋光后用蒸餾水洗凈。放入鈍化液中進(jìn)行鈍化著色，溫度為IOO0C，鈍化液為0.8g/L的三磷酸鈉水溶液，pH = 8.00保溫7h后取出，再放入水性丙烯酸樹脂中進(jìn)行浸涂封孔，并立即取出放入爐中烘烤，烘烤溫度為150°C，烘烤時(shí)間lOmin。對(duì)烘烤后的樣品進(jìn)行各種性能測(cè)試，檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
[0045]實(shí)施例2
[0046]將AZ31鎂合金板材拋光后用蒸餾水洗凈。放入去離子水中進(jìn)行鈍化著色，溫度為100°C，保溫1Oh后取出，再放入水性丙烯酸環(huán)氧樹脂中進(jìn)行浸涂封孔后，取出放入爐中烘烤，烘烤溫度為160°C，烘烤時(shí)間lOmin。對(duì)烘烤后的樣品進(jìn)行各種性能測(cè)試，檢驗(yàn)結(jié)果如表I所示。
[0047]實(shí)施例3
[0048]將AZ61鎂合金板材拋光后用蒸餾水洗凈。放入鈍化液中進(jìn)行鈍化著色，溫度為85°C，鈍化液為1.5g/L的三磷酸鈉水溶液，pH = 10.0。保溫8h后取出，再放入氟樹脂中進(jìn)行浸涂封孔后，取出晾干，放入爐中烘烤，烘烤溫度為220°C，烘烤時(shí)間20min。對(duì)烘烤后的樣品進(jìn)行各種性能測(cè)試，檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。 [0049]實(shí)施例4
[0050]將AZ91鎂合金板材拋光后用蒸餾水洗凈。放入鈍化液中進(jìn)行鈍化著色，溫度為1OO0C，鈍化液為0.9g/L的磷酸三鈉水溶液，pH = 8.00保溫4h后取出，再放入水性環(huán)氧樹脂中進(jìn)行封孔處理后，取出晾干，放入爐中烘烤，烘烤溫度為120°C，烘烤時(shí)間lOmin。對(duì)烘烤后的樣品進(jìn)行各種性能測(cè)試，檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
[0051]實(shí)施例5
[0052]將AZ80鎂合金板材拋光后用蒸餾水洗凈。放入鈍化液中進(jìn)行鈍化著色，溫度為100°c，鈍化液為2g/L的磷酸氫二鈉水溶液，pH = 8.5。保溫IOh后取出，再用特氟龍清漆進(jìn)行噴涂封孔，隨后放入爐中烘烤，烘烤溫度為350°C，烘烤時(shí)間30min。對(duì)烘烤后的樣品進(jìn)行各種性能測(cè)試，檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
[0053]實(shí)施例6
[0054]將ZK60鎂合金板材拋光后用蒸餾水洗凈。放入鈍化液中進(jìn)行鈍化著色，溫度為95°C，鈍化液為含lg/L的磷酸氫二鈉和0.8g/L的三磷酸鈉水溶液，pH = 10.5。保溫9h后取出，再用環(huán)氧樹脂清漆進(jìn)行噴涂封孔，隨后放入爐中烘烤，烘烤溫度為180°C，烘烤時(shí)間40min。對(duì)烘烤后的樣品進(jìn)行各種性能測(cè)試，檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
[0055]表1幾種不同試樣的檢測(cè)結(jié)果比較
【權(quán)利要求】
1.一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，包括下列步驟: 第一步:對(duì)鎂合金表面進(jìn)行光亮化處理；然后，將光亮化處理后的鎂合金浸入800C -1OO0C的鈍化液中進(jìn)行表面鈍化處理，所述鈍化液選自水或磷酸鹽溶液，鈍化液的pH值為7-13 ； 第二步:將第一步所得的鎂合金表面涂覆封孔劑，然后，加熱烘烤，進(jìn)行封孔處理；烘烤溫度小于等于260°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，其特征在于:所述光亮化處理是采用噴丸、研磨拋光或拉絲中的至少一種處理工藝對(duì)鎂合金表面進(jìn)行處理，以獲得表面光潔的材料；處理后，鎂合金表面光潔度為0.05-0.1 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，其特征在于:所述鈍化液為水時(shí)，鈍化液選自去離子水或蒸懼水；所述鈍化液為磷酸鹽溶液時(shí)，磷酸鹽溶液的質(zhì)量體積濃度為0.6-3g/l，磷酸鹽溶液中溶質(zhì)選自磷酸氫二鈉、三磷酸鈉、磷酸三鈉中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，其特征在于:鈍化處理中，鎂合金在鈍化液中浸泡時(shí)間為2-1 Oh。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，其特征在于:磷酸鹽溶液的溶質(zhì)分別選擇正磷酸鹽磷酸氫二鈉、三磷酸鈉或磷酸三鈉單獨(dú)使用時(shí)，磷酸鹽溶液的質(zhì)量體積濃度分別為: 磷酸氫二鈉溶液l_3g/l 三磷酸鈉溶液 0.6-2g/l 磷酸三鈉溶液 0.6-2g/l。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，其特征在于:所述封孔劑為無色透明的水性樹脂；所述水性樹脂選自水性丙烯酸樹脂、水性丙烯酸環(huán)氧樹脂、氟樹脂、水性環(huán)氧樹脂、特氟龍清漆、環(huán)氧樹脂清漆中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，其特征在于:封孔劑采用浸涂或噴涂的方式涂覆至鎂合金表面；進(jìn)行封孔之后，將鎂合金進(jìn)行烘烤，烘烤溫度為120-260°C，烘烤時(shí)間為 10-30min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，其特征在于:所述鎂合金選自純鎂、Mg-Al-Zn系、Mg-Zn-Zr系合金中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種鎂合金表面仿銅仿金的工藝方法，其特征在于:處理后的鎂合金，按照QJ/ZB4-85標(biāo)準(zhǔn)，使用點(diǎn)滴法對(duì)鈍化膜的耐蝕性進(jìn)行測(cè)定，耐蝕時(shí)間大于12秒； 按照J(rèn)B840-86標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行霉菌實(shí)驗(yàn)，在30天內(nèi)，表面長霉百分比< 10% ； 將處理后的鎂合金試樣在220°C干燥箱中保溫Ih后取出，投入不高于15°C水中為一個(gè)循環(huán)進(jìn)行抗熱震試驗(yàn)，循環(huán)次數(shù)大于20次； 按照GJB150.9-1986軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法進(jìn)行濕熱試驗(yàn)，432h，外觀無變化； 采用中性鹽霧試驗(yàn)并根據(jù)ASTM BI 17.97標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)鎂合金的耐腐蝕性能，60h，外觀無變化。
【文檔編號(hào)】C23C22/60GK103924232SQ201410181376
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】楊續(xù)躍, 張至柔, 張篤秀, 張朋, 劉楚明 申請(qǐng)人:中南大學(xué)