[发明专利]镁合金产品表面改性处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料的表面处理方法，特别涉及一种镁合金产品表面改性处理方法。

技术背景

随着各种应用器材日趋轻薄短小以及对其散热和电磁屏蔽等性能提出较高要求，镁合金以其比重小，比强度、比刚度高，具有良好的导热性、电磁屏蔽性、减振性以及绿色环保等有点，成为21世纪理想的电子产品壳体和轻型车辆的替用材料，在汽车、3C产品和航空航天等工业领域具有广阔的应用前景，因此，镁合金作为结构材料使用时优势有着重要的现实意义。由于镁是极活泼的金属，标准电极电位为-2.36V，其耐腐蚀性极差，制约了镁合金的使用。目前，通过镁合金表面处理来保护其本身材质。常用的镁合金表面处理采用在镁合金表面镀膜，在金属表面形成一层致密的保护性膜，防止金属被腐蚀。现有技术根据成膜条件，镁合金表面处理技术可以归纳为化学成膜和阳极氧化成膜两大类，但是阳极氧化成膜处理技术有工艺复杂、成本较高、很难保持处理液的有效性和处理液温度的恒定性等问题，因此还很难推广使用。化学成膜，其转化工艺需用的设备简单，投资少，容易操作，成本低，使用较多。化学成膜一般作为涂装的底层，以增强涂装的附着性。由于在成膜过程中不使用电源，所以没有由于电力线分布不均而导致的膜层厚度不均匀及深孔处不能沉积膜层的弊端，只要是电解液可以到达的表面，都能够获得厚度均匀的转化膜。目前大多数的镁合金化学成膜采用铬酸盐化学成膜，这种方法由于采用铬酸盐溶液对金属进行化学改性，如美国专利第4676842号及美国DOW化学公司的化学改性处理No.20(修正型铬酸制程)等，使得镁合金的表面膜中含有高污染性化学物质Cr³⁺,对以后镁合金回收造成困难，另外处理槽中含Cr³⁺的溶液所挥发出的有毒气体，会给作业人员的健康造成危害，并且处理槽中的溶液排放也需要进行废水处理，然而，Cr³⁺不容易沉降，使废水处理的成本提高，因此，镁合金铬酸盐的化学表面处理对人体和环境有不同程度的危害。随着镁合金产品需求的日益增大，开发对环境和操作者无危害的技术及处理液、实现“绿色表面处理”， 无铬系化学表面处理是国内学者关注的问题，如日本学者梅原博行等的高锰酸钾体系无铬转化膜；David Hawke对镁合金AM60B进行磷酸盐～高锰酸盐处理，在镁合金表面得到一层转化膜，该研究发现，膜的颜色和厚度对处理时间非常敏感；M. A. Gongzalez等研究了低成本、污染轻的锡酸盐转化膜，将ZC71镁合金固溶、水淬、回火处理后进酸洗等前处理，再将试样浸入锡酸盐，可在表面形成2～5μm的化学转化膜； A.L.Rudd等研究了加入稀土元素也可以形成保护膜，如镧、镨的硝酸盐在WE43镁合金上的成膜特性；A.K.Sharma研究了不经浸锌，在镁上直接化学镀镍的工艺；甘肃工业大学的尹建军研究直接在镁合金表面镀锌；戴长松、中科院的霍宏伟等研究了镁上化学镀镍，但基体结合力差，所以在中间加入浸锌。上述无铬系处理方法，当进行转化处理时，其溶液不稳定，转化膜层不均匀、易脱落，附着性能不好，并且得到的保护膜较薄，耐蚀性差。因此，既能满足环保要求、提高镁合金的耐蚀性能，又有一定商业价值，又能节省能源的镁及镁合金表面处理方法，是本领域技术人员非常关注的问题。

发明内容        

    本发明的目的是提供一种镁合金产品表面改性处理方法，它既能满足环保要求，提高镁合金的耐腐蚀、附着力、低阻抗等性能，又节约成本。

本发明所述镁合金产品表面改性处理方法，包括以下步骤：

1）镁合金产品打磨；

2）脱脂

将打磨后的镁合金产品浸入装有5%～10%氢氧化钠溶液的脱脂槽中，75～95℃下，超声波脱脂5～15分钟，取出，放入第一纯水水洗槽中水洗10-30秒，取出，再放入第二纯水水洗槽中水洗10～30秒，取出，滴水10～20秒；

3）酸洗活化

将预处理后的镁合金产品浸入盛有氢氟酸、乙二醇混合溶液的酸洗槽中，混合溶液温度为45～55℃下，酸洗1～3分钟，放入第三纯水水洗槽中水洗10～30秒后，再放入第四纯水水洗槽中水洗10～30秒，取出，滴水10～20秒，随后浸入超声波槽水洗5-8分钟，取出，滴水10-20秒；

4）碱洗

将经步骤3）处理的镁合金产品浸入装有20%-30%氢氧化钠的碱洗槽中，在75-95℃下，超声波碱洗5-15分钟，取出，放入第五纯水水洗槽中水洗10-30秒，取出，再放入第六纯水水洗槽中水洗10-30秒，取出，滴水10-20秒；

5）化学改性