專利名稱：鎂合金制件表面電泳涂裝的方法
技術領域：
本發明涉及一種鎂合金制件表面電泳涂裝的方法，屬于金屬材料表面處理技術。
背景技術：
鎂合金具有低密度、高比模、高比強度、高阻尼、電磁屏蔽等優點，而在汽車、電子、 航空、國防等領域具有重要的應用價值和廣闊的應用前景。但由于鎂合金本身易腐蝕，而對 鎂合金進行化學轉化膜、溶膠凝膠技術、電泳涂裝等表面處理方法，來避免鎂合金在使用過 程中遇到的腐蝕問題。有機涂層是最有效的一種防腐蝕涂層。有機涂層的方法較多，如溶膠凝膠技術、噴 涂、刷涂、電泳涂裝等，其中，溶膠凝膠技術以及噴涂、刷涂技術存在著復雜制件內層、凹陷、 焊縫等處難以覆蓋上有機涂層的問題，而電泳涂裝不僅解決了此難題，且電泳涂料利用率 高達90% 95%，而且裝飾效果好，膜面光滑、精美，富有金屬光澤，在滿足了現代社會追 求產品本身優異的性能(輕量化、電磁屏蔽等)之外，提高了其附加值(裝飾性)。傳統電 泳涂裝目前僅限于在鐵板、不銹鋼等金屬上涂裝。近些年，由于3C等產品輕量化發展趨勢， 電泳涂裝被越來越多的應用于鎂合金表面上。然而陰極電泳漆的PH值大都在5. 5 6. 5范 圍內，電泳涂裝時陰極H+增加，易腐蝕陰極涂裝時的鎂合金，且鎂合金多數采用鑄造工藝， 表面存在孔洞、裂紋等缺陷，給鎂合金電泳涂裝加上了 一道難題。文獻(鎂合金表面的鋅系磷化及陰極電泳，連建設，江蘇大學學報Vol. 28No. 1 Jan. 2007)介紹了一種鎂合金陰極電泳涂裝方法，是先在添加Ce(NO3)3的磷化液中制備一 層磷化膜，再在磷化膜上陰極電泳涂裝。專利CN200710097634.3則是在鎂合金陰極電泳前 采用陽極氧化方法進行預處理。眾所周知，磷化液和陽極氧化電解液(硫酸、草酸等電解 液)是污染較嚴重的腐蝕液，對人體和環境都有嚴重危害。而專利CN200610104404. 0則是 通過不斷來回調整頻率和占空等參數控制微弧氧化陶瓷層，然后在所述微弧氧化陶瓷層上 電泳涂裝；以及專利CN200710131372. 8是通過真空濺鍍被覆、化學鍍或電鍍等方式對微弧 氧化陶瓷層上進行導電前處理，鍍上一層鎳、銀等金屬。由于鍍覆金屬層的方法或貴或污染 環境，而不能與電泳涂裝效率高等優點相配適。上述兩種專利不僅工藝復雜，且量產可能極 小。
發明內容
本發明的目的是克服鎂合金難于涂裝，裝飾性以及現有前處理技術污染環境、工 藝復雜等問題，并且提供一種能在鎂合金制件表面獲得附著力、耐蝕性好的，能適合工業化 生產的陰極電泳有機涂層的鎂合金制件表面電泳涂裝的方法。本發明所提供的鎂合金制件表面涂裝方法，包括在特定比例硅酸鹽電解液中通過 控制微弧氧化工藝，先在鎂合金表面形成一層導電性較好，潤濕性較好的微弧氧化陶瓷層， 然后再通過控制電泳涂裝工藝在所述微弧氧化陶瓷層上涂裝上陰極電泳漆層。本發明通過微弧氧化前處理工藝取代磷化處理和陽極氧化等工藝，能在鎂合金制件表面得到附著力、耐蝕性較好的陰極電泳有機層，且該鎂合金產品表面漆膜均勻光滑、外 觀美麗。以上所述是本發明實現其目的的技術構想。基于上述技術構想，本發明實現其目的的技術方案是一種鎂合金制件表面電泳涂裝的方法，其工藝步驟依次包括鎂合金制件表面預處 理和表面電泳涂裝處理，其創新點在于a、所述鎂合金制件表面預處理，是對經清潔處理的鎂合金制件作微弧氧化陶瓷層 處理，是在電解槽內的硅酸鹽處理液中，以被處理鎂合金制件為陰極，以不銹鋼制件為陽 極，在所述陰、陽極之間施加一定的電壓，使被處理鎂合金制件表面形成微弧氧化陶瓷層；b、所述鎂合金制件表面電泳涂裝處理，是通過對鎂合金制件表面所形成的微弧氧 化陶瓷層清洗后，在環氧陰極電泳漆中浸潤和攪拌，而在鎂合金制件微弧氧化陶瓷層表面 形成電泳漆層。
由以上所給出的技術方案可以明了，本發明由于采用表面預處理和表面電泳 涂裝兩步進行，而工藝性能良好，適宜工業化生產，且由于所述預處理是鎂合金制件 表面微弧氧化處理，且在鎂合金制件表面形成陶瓷層，而具有附著力強、耐腐蝕好等 優越的性能。這種方法較表面磷化膜處理技術，具有工件不會被腐蝕，環境無污染等 優點，而又比CN20061014404.0專利的工藝技術簡單易行，制成品質量易于控制，更比 CN200710131372.8真空濺鍍Ni、Ag等金屬方法的生產成本低，生產效率高，環境污染小，從 而實現了本發明的目的。在上述技術方案中，本發明所主張的硅酸鹽處理液的配比是，所述微弧氧化硅酸 鹽處理液的組分及各組分單位體積的重量含量是=Na2SiO3I 10g/L，KF 5 30g/L，C3H8O3 10 35ml/L，NaOH 0 8g/L。這是本發明所優選的，但不局限于此。在上述技術方案中，本發明還主張，所述微弧氧化處理的工藝參數是電流模式為 脈沖直流，電流密度在1 3A/dm2范圍內，頻率在50 172. 45HZ范圍內，處理時間在0 IOmin范圍內，所述微弧氧化陶瓷層的厚度在1 15 μ m范圍內。在上述技術方案中，本發明主張，所述鎂合金制件表面微弧氧化陶瓷層的清洗，是 超聲波清洗；清洗時間在5 IOmin范圍內，在陰極電泳漆中浸潤時間在0 30s范圍內， 被加工件攪拌時間在0 IOs范圍內。但不局限于此。事實上清洗時間與清洗效果成正比 例相關，但過多的清洗時間將會直接影響生產效率。而鎂合金制件在陰極電泳漆中的浸潤 時間的長短和攪拌時間的長短所產生的后果，是與上述清洗處理所產生的后果是相同的。 也就是說，所述清洗時間和在陰極電泳漆中浸潤、攪拌時間，具有最佳的性價比，而被本發 明所優選。在上述技術方案中，所述電泳漆層，是由HED環氧陰極電泳漆通過電泳形成；其電 泳條件包括電壓在100 200V范圍內，PH值在5. 5 6. 5范圍內，電泳處理溫度在20 35°C范圍內，電泳時間在20 150s范圍內，烘干溫度在160 180°C范圍內，烘干時間在 20 30min范圍內。其中所述環氧型電泳漆的牌號，并不局限于此。在上述技術方案中，本發明主張的，所述在鎂合金制件表面形成電泳漆層的厚度 在5 25μπι范圍內。這同樣是本發明所優選的。上述技術方案得以實施后，本發明所具有的工藝性能良好，工件表面涂層致密美觀，附著力和耐蝕性好，生產成本低，生產效率高和低能耗環保等特點是顯而易見的。
圖1是本發明工藝流程簡示圖。
具體實施例方式參讀附圖1，提供以下實施例。實施例1、鎂合金制件前處理工藝，是將鎂合金壓鑄件采用400號 1200號水砂紙依次打 磨，再采用丙酮或酒精清洗3min，然后在25 40°C的特定比例硅酸鹽處理液中微弧氧化 50s，終止電壓100V，頻率80. 55HZ，基值時間2. 99，電流密度lA/dm2。所述特定比例硅酸鹽處理(電解)液組成為硅酸鈉8g/L氟化鉀10g/L甘油(C3H8O3)18mL/L氫氧化鈉2g/L微弧氧化后的鎂合金制件用自來水和蒸餾水清洗，在放入超聲波清洗器中清洗 8min后，轉入PH值為5. 90的HED-5000大紅色環氧陰極電泳漆中浸潤3s，攪動5s，電泳電 壓緩慢調節至100V，調節至100V穩定電壓用時5s，電泳135s，烘干時間30min，烘干溫度 170°C。微弧氧化陶瓷層厚度12· 414 μ m 粗糙度為0. 214 μ m電泳漆層附著力0級電泳漆層銅乙酸腐蝕時間958h膜層質量大紅色，色澤均勻光滑，內外涂層總厚度為25. 7μπι實施例2、鎂合金制件前處理工藝，是將鎂合金壓鑄件采用水砂紙400號 1200號依次打 磨，再采用丙酮或酒精清洗3min，然后在25 40°C的特定比例硅酸鹽處理液中微弧氧化 60s，終止電壓147V，頻率172HZ，基值時間2. 99，電流密度1. 5A/dm2。所述特定比例硅酸鹽處理(電解)液組成為硅酸鈉8g/L氟化鉀15g/L甘油(C3H8O3)12mL/L氫氧化鈉3g/L微弧氧化后的鎂合金制件用自來水和蒸餾水清洗，在放入超聲波清洗器中清洗8min后，轉入PH值為5. 90的HED-5000天藍色環氧陰極電泳漆中浸潤10s，攪動8s，電泳電 壓緩慢調節至160V，調節至160V穩定電壓用時10s，電泳150s，烘干時間20min，烘干溫度 180 "C。微弧氧化陶瓷層厚度12. 1 μ m 粗糙度為0. 176 μ m電泳漆層附著力0級
電泳漆層銅乙酸腐蝕時間923h膜層質量天藍色，色澤均勻光滑，內外涂層總厚度為22. 7μπι實施例3、鎂合金制件前處理工藝，是將鎂合金壓鑄件采用400號 1200號水砂紙依次打磨，再采用丙酮或酒精清洗3min，然后在25 40°C的特定比例硅酸鹽處理液中微弧氧化 80s，終止電壓117V，頻率50. 27HZ，基值時間2. 99，電流密度2A/dm2。所述特定比例硅酸鹽處理(電解)液組成為硅酸鈉10g/L氟化鉀15g/L甘油(C3H8O3)18mL/L氫氧化鈉2g/L微弧氧化后的鎂合金制件用自來水和蒸餾水清洗，在放入超聲波清洗器中清洗 8min后，轉入PH值為5. 90的HED-5000紫色環氧陰極電泳漆中浸潤15s，攪動10s，電泳電 壓緩慢調節至160V，調節至160V穩定電壓用時12s，電泳90s，烘干時間25min，烘干溫度 175°C。微弧氧化陶瓷層厚度12. 46 μ m 粗糙度為0. 224 μ m電泳漆層附著力0級電泳漆層銅乙酸腐蝕時間996h膜層質量紫色，色澤均勻光滑，內外涂層總厚度為17. 74 μ m在上述3個實例中所用環氧陰極電泳漆，并不局限于HED-5000，例如可以是 HED-2000或者是HED-6000等等。由于HED-5000環氧陰極電泳漆的性價比高，故本發明予 以積極推薦。由以上3個實施例可見，本發明是十分成功的。
權利要求
一種鎂合金制件表面電泳涂裝的方法，其工藝步驟依次包括鎂合金制件表面預處理和表面電泳涂裝處理，其特征在于a、所述鎂合金制件表面預處理，是對經清潔處理的鎂合金制件作微弧氧化陶瓷層處理；是在電解槽內的硅酸鹽處理液中，以被處理鎂合金制件為陰極，以不銹鋼制件為陽極，在所述陰、陽極之間施加一定的電壓，使被處理鎂合金制件表面形成微弧氧化陶瓷層；b、所述鎂合金制件表面電泳涂裝處理，是通過對鎂合金制件表面所形成的微弧氧化陶瓷層清洗后，在環氧陰極電泳漆中浸潤和攪拌，而在鎂合金制件微弧氧化陶瓷層表面形成電泳漆層。
2.根據權利要求1所述的鎂合金制件表面電泳涂裝的方法，其特征在于所述微弧氧 化硅酸鹽處理液的組分及各組分單位體積的重量含量是Aa^iOd 10g/L，KF 5 30g/ L, C3H803 10 35ml/L, NaOH 0 8g/L。
3.根據權利要求1所述的鎂合金制件表面電泳涂裝的方法，其特征在于，所述微弧氧 化處理的工藝參數是電流模式為脈沖直流，電流密度在1 3A/dm2范圍內，頻率在50 172. 45HZ范圍內，處理時間在0 lOmin范圍內，所述微弧氧化陶瓷層的厚度在1 15 y m 范圍內。
4.根據權利要求1所述的鎂合金制件表面電泳涂裝的方法，其特征在于，所述鎂合金 制件表面微弧氧化陶瓷層的清洗，是超聲波清洗；清洗時間在5 lOmin范圍內，在陰極電 泳漆中浸潤時間在0 30s范圍內，被加工件攪拌時間在0 10s范圍內。
5.根據權利要求1所述的鎂合金制件表面電泳涂裝的方法，其特征在于，所述電泳漆 層，是由HED環氧陰極電泳漆通過電泳形成；其電泳條件包括電壓在100 200V范圍內， PH值在5. 5 6. 5范圍內，電泳處理溫度在20 35°C范圍內，電泳時間在20 150s范圍 內，烘干溫度在160 180°C范圍內，烘干時間在20 30min范圍內。
6.根據權利要求5所述的鎂合金制件表面電泳涂裝的方法，其特征在于，所述在鎂合 金制件表面形成電泳漆層的厚度在5 25 y m范圍內。
全文摘要
本發明所公開的是一種鎂合金制件表面電泳涂裝的方法，以其所述表面處理為微弧氧化陶瓷層處理，所述電泳涂裝是在陶瓷層表面形成電泳漆層為主要特征。具有工藝性能良好，適宜工業化生產，工藝成本低，生產效率高，制成品質量好等特點。
文檔編號C25D11/30GK101831685SQ20101018599
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月28日 優先權日2010年5月28日
發明者包曄峰, 楊華山, 蔣永鋒 申請人:河海大學常州校區