CN1908246A - 镁合金微弧电泳复合表面处理方法 - Google Patents

镁合金微弧电泳复合表面处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的镁合金微弧电泳复合表面处理方法，按以下步骤进行：首先将待处理的镁合金工件置于硅酸盐系电解液中进行微弧氧化处理，使工件表面形成镁合金陶瓷层；再浸入去离子水中，用超声波清洗器进行清洗；最后对镁合金工件进行电泳处理，在其表面形成复合膜层。本发明的方法是对常规电泳工艺的改进，在大大简化电泳工序和减小工艺过程对环境污染的前提条件下，解决了镁合金耐蚀性低的弊端。由于该复合层含有微弧氧化陶瓷层，同时也提高了镁合金的力学性能，为镁合金的推广应用提供了保障。

Description

镁合金微弧电泳复合表面处理方法
技术领域
本发明涉及镁合金材料的表面处理方法，具体涉及使用微弧氧化及电泳的复合工艺对镁合金材料进行表面处理的方法。
背景技术
近年来，镁合金作为一种具有独特性能的轻质材料，受到很多行业的认可和重视，但镁合金耐蚀性差成为制约其发展的重要因素，其必须经过一定的表面处理提高耐蚀性，才能满足某些领域的实际需要。
目前常见的镁合金表面处理方法有阳极氧化、铬化处理、微弧氧化、磷化后电泳等。阳极氧化、铬化处理后的镁合金经盐雾试验分析，其耐蚀性在100小时以内，远低于实际应用500小时以上的要求；微弧氧化技术以其工艺简单、效率高、无污染、处理工件能力强等特点，得以迅速发展，使镁合金的各项性能有了很大的改善，但镁合金微弧氧化后形成的陶瓷膜层，虽能满足一般环境下的耐蚀性要求，但在特殊环境下其耐蚀性与实际生产需要仍有一定差距；磷化后电泳的方法使镁合金的耐蚀性满足了实际应用要求，又能改变膜层的外观颜色，但该工艺过程复杂，且对环境污染严重。
发明内容
为了解决现有镁合金表面处理方法中的上述缺点，本发明的目的在于提供一种镁合金微弧电泳复合表面处理方法，不仅进一步提高了镁合金的耐蚀性，而且大大简化了工序。
本发明所采用的技术方案是，镁合金微弧电泳复合表面处理方法，按以下步骤进行：
首先将待处理的镁合金工件置于硅酸盐系电解液中，以该待处理的镁合金工件作阳极，以不锈钢板作阴极进行微弧氧化处理，使镁合金工件表面形成厚度为5～20um的镁合金陶瓷层；
然后将上一步处理后的镁合金工件浸入去离子水中，用超声波清洗器清洗5～10分钟；
最后将清洗后的镁合金工件进行电泳处理，得到厚度为15～35um的电泳漆膜；
即使镁合金工件表面形成了陶瓷层和电泳漆膜的复合膜层，完成了处理过程。
本发明的特点还在于：
硅酸盐系电解液按重量与体积比，由硅酸钠5g/L、氢氧化钾11g/L和氟化钾7g/L组成。
电泳处理的工艺参数控制为：时间0分钟～3分钟，电压60V～90V，固化温度160℃～180℃，固化时间25分钟～30分钟。
本发明的方法，首先采用微弧氧化(MAO)表面处理工艺，通过控制工艺参数，制备出一定要求的陶瓷膜层，经水洗后，再用该控制电源直接进行电泳处理。本发明方法制得的镁合金复合膜层经盐雾试验分析，耐蚀性可达700小时以上，且可以很方便地进行电泳膜层外表着色。该方法大大简化了脱脂、除锈酸洗、中和、水洗等十几道电泳前处理工序，且复合膜层与基体有很好的结合强度，同时又利用了微弧氧化处理工艺本身的环保型特点，从而使本发明的镁合金微弧电泳复合处理方法具有环保、节约成本的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的镁合金微弧电泳复合表面处理方法，首先，将待处理的镁合金工件置于硅酸盐系电解液中进行微弧氧化处理，硅酸盐系电解液按重量与体积比，由硅酸钠5g/L、氢氧化钾11g/L和氟化钾7g/L组成，用镁合金工件作阳极，不锈钢板作阴极，通过控制处理过程中时间、频率、占空比等工艺参数，使镁合金工件表面形成厚度为5～20um的镁合金陶瓷层；其次，将上一步骤处理后的镁合金工件浸入去离子水中，用超声波清洗器清洗5～10分钟；最后，将清洗后的镁合金工件进行阴极电泳或阳极电泳处理，在阴极电泳工艺中，水洗后的镁合金工件作阴极，以不锈钢板作阳极，阳极电泳与之相反，在对电泳液搅拌的条件下，控制电泳工艺参数为：时间0分钟～3分钟，电压60V～90V，固化温度160℃～180℃，固化时间25分钟～30分钟，得到厚度为15～35um的电泳漆膜，即使镁合金工件表面形成了厚度为20～60um的陶瓷层和电泳漆膜复合膜层，完成了工件的表面处理过程。
实施例1
首先，按重量与体积比，用硅酸钠5g/L、氢氧化钾11g/L和氟化钾7g/L配制电解液，将待处理的镁合金工件置于电解液中进行微弧氧化处理，用镁合金工件作阳极，不锈钢板作阴极，控制处理过程工艺参数如表1所示，使镁合金工件表面形成厚度为5um的镁合金陶瓷层；
               表1镁合金微弧氧化工艺参数
  时间/分钟   电压/伏特   频率/赫兹   占空比
  0   260   300   10
  1   350   350   8
  2   400   450   6
  3   停
其次，将上一步骤处理后的镁合金工件浸入去离子水中，用超声波清洗器清洗10分钟；
最后，将清洗后的镁合金工件进行阴极电泳处理，镁合金工件作阳极，以不锈钢板作为阴极，对电解液搅拌的条件下，控制工艺参数如表2所示，得到厚度为15um的电泳漆膜，即使镁合金工件表面形成厚度为20um的陶瓷层和电泳漆膜复合膜层。
                表2镁合金微弧氧化后电泳工艺参数
  电泳时间/分钟   电泳电压/伏特   固化温度/摄氏度   固化时间/分钟
  1   75   175   30
  2   65   180   25
  3   60   160   30
实施例2
将待处理的镁合金工件进行微弧氧化处理过程如实施例1，控制处理过程工艺参数如表3所示，使镁合金工件表面形成厚度为20um的镁合金陶瓷层；
                表3镁合金微弧氧化工艺参数
  时间/分钟   电压/伏特   频率/赫兹   占空比
  0   200   300   10
  1   300   350   8
  3   350   400   6
  5   停
其次，将上一步骤处理后的镁合金工件浸入去离子水中，用超声波清洗器清洗8分钟；
最后，将清洗后的镁合金工件进行阴极电泳处理，镁合金工件作阴极，以不锈钢板作为阳极，对电解液搅拌的条件下，控制工艺参数如表4所示，得到厚度为35um的电泳漆膜，即使镁合金工件表面形成厚度为55um的陶瓷层和电泳漆膜复合膜层。
                表4镁合金微弧氧化后电泳工艺参数
  电泳时间/分钟   电泳电压/伏特   固化温度/摄氏度   固化时间/分钟
  1   80   170   30
  2   75   170   30
实施例3
将待处理的镁合金工件进行微弧氧化处理过程如实施例1，控制处理过程工艺参数如表5所示，使镁合金工件表面形成厚度为10um的镁合金陶瓷层；
              表5镁合金微弧氧化工艺参数
  时间/分钟   电压/伏特   频率/赫兹   占空比
  0   180   300   12
  1   300   300   12
  2   350   350   10
  5   400   400   8
  7   400   450   6
  8   停
其次，将上一步骤处理后的镁合金工件浸入去离子水中，用超声波清洗器清洗10分钟；
最后，将清洗后的镁合金工件进行阴极电泳处理，镁合金工件作阳极，以不锈钢板作为阴极，对电解液搅拌的条件下，控制工艺参数如表6所示，得到厚度为20um的电泳漆膜，即使镁合金工件表面形成陶瓷层和电泳漆膜的复合膜层。
                    表6镁合金微弧氧化后电泳工艺参数
  电泳时间/分钟   电泳电压/伏特   固化温度/摄氏度   固化时间/分钟
  1   90   180   25
  2   75   175   30
  3   60   160   30
采用本发明的镁合金微弧电泳复合表面处理方法制备出的复合膜层，外观光滑，色泽符合标准，耐蚀性满足实际生产的需要且很好的解决了镁合金微弧氧化难以“变色”的难题。实施例得到的复合膜层，经盐雾试验分析，复合膜层均已达到700小时而没有明显变化，而与之同期做的镁合金微弧氧化膜层经盐雾试验很难超过100小时，而且由于该复合层含有微弧氧化陶瓷层，同时也提高了镁合金的力学性能。

Claims (3)

1.镁合金微弧电泳复合表面处理方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行：
首先将待处理的镁合金工件置于硅酸盐系电解液中，以该待处理的镁合金工件作阳极，以不锈钢板作阴极进行微弧氧化处理，使镁合金工件表面形成厚度为5～20um的镁合金陶瓷层；
然后将上一步处理后的镁合金工件浸入去离子水中，用超声波清洗器清洗5～10分钟；
最后将清洗后的镁合金工件进行电泳处理，得到厚度为15～35um的电泳漆膜；
即使镁合金工件表面形成了陶瓷层和电泳漆膜的复合膜层，完成了处理过程。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅酸盐系电解液按重量与体积比，由硅酸钠5g/L、氢氧化钾11g/L和氟化钾7g/L组成。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电泳处理的工艺参数控制为：时间0分钟～3分钟，电压60V～90V，固化温度160℃～180℃，固化时间25分钟～30分钟。
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