CN102534616B - 镁合金制品及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种镁合金制品及其制作方法，该镁合金制品包括镁合金基体、形成在镁合金基体上的转化膜、及形成在转化膜上的镀膜。该转化膜为复合物膜，主要含有Mg、Al、O、P、Mn。该镁合金制品的制作方法包括：提供一镁合金基体；在镁合金基体上进行化学转化膜处理形成转化膜，该转化膜为复合物膜，其主要含有Mg、Al、O、P、Mn；在转化膜表面进行PVD镀形成镀膜。通过上述方法制作的镁合金制品，镀膜结合力好，耐磨损、耐腐蚀。

Description

镁合金制品及其制作方法
技术领域
本发明是关于一种镁合金制品及其制作方法。
背景技术
镁合金具有质量轻、强度高、外观华丽的特点，目前在通讯电子，汽车等领域得到日益广泛的应用。现有的镁合金制品中，镀层一般通过PVD技术直接镀在镁合金基体的表面，然而由于镁合金基体表面组织凹凸不平，镀层难以获得良好的结合力。如此，限制了镁合金在其使用范围内发挥优势。同时由于PVD技术的特点，镀层大部分呈柱状晶结构，镀层表面不可避免地存在针孔等一些典型的缺陷，使其耐腐蚀、耐磨损性能有限。另外，该种单层的PVD亦难以有效地保护镁合金基体。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种镀层结合力良好、耐腐蚀、耐磨损性能好的镁合金制品。
另外，还有必要提供一种上述镁合金制品的制作方法。
一种镁合金制品，包括镁合金基体与形成在镁合金基体上的镀膜，该镁合金基体与镀膜之间还形成有转化膜，该转化膜为复合物膜，其主要含有Mg、Al、O、P、Mn，所述镀膜包括第一膜层及第二膜层，第一膜层为MgxOyNz层，第二膜层为CrxOyNz，所述转化膜中Mg:Al:O:P:Mn的原子个数比范围为(1～5)﹕(1～5)﹕(2～10)﹕(1～10)﹕(3～10)。
一种镁合金制品的制作方法，包括以下步骤：
提供一镁合金基体；
在镁合金基体上进行化学转化膜处理形成转化膜，该转化膜为复合物膜，其主要含有Mg、Al、O、P、Mn，所述转化膜中Mg:Al:O:P:Mn的原子个数比范围为(1～5)﹕(1～5)﹕(2～10)﹕(1～10)﹕(3～10)；
在转化膜表面进行PVD镀形成镀膜，所述镀膜包括第一膜层及第二膜层，第一膜层为MgxOyNz层，第二膜层为CrxOyNz。
相较于现有技术，本镁合金制品在镁合金基体与镀膜之间形成有转化膜，该转化膜与镁合金基体结合牢固，且转化膜与镀膜结合的表面平整，大大提高了与镀膜的结合力，使得镁合金制品表面耐磨损、耐腐蚀。
附图说明
图1是本发明较佳实施例镁合金制品的剖面示意图；
图2是镁合金制品的制作方法流程图。
图3是图1产品的制作过程中所用镀膜机的结构示意图。
主要元件符号说明
镁合金制品     10
镁合金基体     11
转化膜         12
镀膜           13
镀膜机         100
镀膜室         20
真空泵         30
轨迹           21
第一靶材       22
第二靶材       23
气源           24
具体实施方式
请参阅图1，本发明较佳实施例镁合金制品10，如手机外壳，包括镁合金基体11、形成在镁合金基体11上的转化膜12、以及形成在转化膜12上的镀膜13。所述转化膜12的厚度为0.2～5μm，为复合物膜，其主要含有Mg、Al、O、P、Mn。所述镀膜13的厚度为2μm～5μm。该镀膜13包括第一膜层131与第二膜层132，第一膜层131为MgxOyNz连接层；第二膜层132为CrxOyNz颜色层。该第一膜层131用以增强转化膜12与第二膜层132的结合力，其中第一膜层131与第二膜层132中的x，y，z的取值范围均在1～10之间。
请参阅图2，该镁合金制品10的制作方法包括以下步骤：
S1:提供一镁合金基体11，该镁合金基体11为Mg、Al等金属材料的合金。将该镁合金基体11进行化学除油清洗，达到去除镁合金基体11表面的细孔、盲孔中油污的目的。化学除油的过程如下：提供一种清洗溶液，该清洗溶液由Na2CO3、Na3PO4.12H2O、辛基酚聚氧乙烯、及H2O配成，且Na2CO3的浓度为25-30g/l，Na3PO4.12H2O的浓度为20-25g/l，辛基酚聚氧乙烯的浓度为1-3g/l。将镁合金基体11置入该清洗溶液中清洗，维持溶液温度在60-80℃，清洗时间为30-60s。
S2:对化学除油后的镁合金基体11进行水洗，以去除除油清洗后附着在镁合金基体11表面的除油药剂。该水洗可为喷淋冲洗，时间20-60s。
S3:对水洗后的镁合金基体11进行碱蚀处理，以消低镁合金基体11表面的凸出部位。该凸出部位为镁合金基体11表面的一些毛刺，该毛刺在来料工序的冲压或压铸中形成。碱蚀过程如下：提供一种碱蚀溶液，该碱蚀溶液由NaOH、Na3PO4.12H2O、Na2CO3、NaF、及H2O配成，且NaOH的浓度在40-70g/l之间，Na3PO4.12H2O的浓度在10-20g/l之间，Na2CO3的浓度为25-30g/l，NaF的浓度在40-50g/l之间。将镁合金基体11置入该碱蚀溶液中进行碱蚀处理，维持溶液温度在40-50℃，碱蚀处理时间为3-5s。碱蚀过程中，由于凸出部位接触碱蚀溶液的面积大，从而可以将凸出部位削平。
S4:对碱蚀后的镁合金基体11进行活化处理，以提高镁合金基体11表面分子的活性，利于增强与转化膜12的结合力。活化处理过程如下：提供一种活化溶液，该活化溶液由HNO3、HF、及H2O配成，其中HNO3与HF的质量比值为3：1，且配成后HNO3占溶液的质量百分含量为1-10％，HF占溶液的质量百分含量为1-8％。将镁合金基体11置入该活化溶液中，活化温度可为室温，活化时间为3-20s。
S5:对活化后的镁合金基体11进行化学转化膜处理，以在镁合金基体11表面形成转化膜12。提供一种转化膜溶液，该转化膜溶液由磷酸二氢氨、高锰酸钾、添加剂、及水配成。所述添加剂包括硫化物与氨系有机物，且各占添加剂成分比重的10-20％。该转化膜溶液中，磷酸二氢氨的浓度为60-100g/l，高锰酸钾的浓度为1-40g/l，添加剂的浓度为1-6g/l。将镁合金基体11置入该转化膜溶液中，维持溶液温度在30℃，反应时间为20min。如此，将在镁合金基体11表面形成转化膜12。该转化膜12平整地形成在镁合金基体11表面，转化膜12的厚度在0.2～5μm，转化膜12为一复合物膜，其主要含有Mg、Al、O、P、Mn且Mg:Al:O:P:Mn的原子个数比范围为(1～5)﹕(1～5)﹕(2～10)﹕(1～10)﹕(3～10)。所述转化膜12为在上述反应条件下，转化膜溶液中的Mn，P，O元素与基材表面的Mg，Al元素发生杂合反应而形成。S6:将化学转化膜处理后的镁合金基体11进行烘干处理。
S7:将烘干后的镁合金基体进行PVD镀膜，以在转化膜12表面形成镀膜13。将形成有转化膜12的镁合金基体11放入一真空镀膜机100中，如图3所示，该镀膜机100包括一镀膜室20及连接在镀膜室20的一真空泵30，真空泵30用以对镀膜室20抽真空。该镀膜室20内设有转架(未图示)、二第一靶材22及二第二靶材23。转架带动镁合金基体11沿圆形轨迹21运行，且镁合金基体11在沿轨迹21运行时亦自转。二第一靶材22与二第二靶材23关于轨迹21的中心对称设置，且二第一靶材22相对地设置在轨迹21的内外侧，二第二靶材23相对地设置在轨迹21的内外侧。每一第一靶材22及每一第二靶材23的两端均设有气源24，该气源24吹出气体粒子轰击相应的靶材的表面，以使靶材表面溅射出粒子。当镁合金基体11穿过二第一靶材22之间时，将镀上第一靶材22表面溅射出的粒子，当镁合金基体11穿过二第二靶材23之间时，将镀上第二靶材23表面溅射出的粒子。
提供第一靶材镁靶和第二靶材铬靶分别置于镀膜机的溅射源上，将镁合金基体11的偏压调控在-150～-300V，镁合金基体11的温度控制在120℃，通入流量为150～300sccm(标准状态毫升/分钟)的氩气、流量为1～50sccm的氮气和1-50sccm的氧气，占空比为50～100％，先开启第一靶材镁靶溅镀，镁靶的功率在8～16kw，转架转速为0.5r/min(转/分钟)，溅镀60min。然后关闭镁靶，开启铬靶溅镀，铬靶的功率在8～16kw，转架转速为0.5r/min(转/分钟)，溅镀60min。如此，转化膜12的表面将镀覆有所述镀膜13，从而获得镁合金制品10。该镀膜13厚度在2-5μm，其包括第一膜层131与第二膜层132，第一膜层131为MgxOyNz连接层，第二膜层132为CrxOyNz颜色层。第一膜层131用以增强转化膜12与第二膜层132的结合力。其中x，y，z的取值范围均在1～10。该镀膜13与转化膜12具有良好的结合力，且镀膜13表面几乎无针孔。
本镁合金制品10在镁合金基体11与镀膜13之间形成有转化膜12，该转化膜12与镁合金基体11结合牢固，且转化膜12与镀膜13结合的表面平整，大大提高了与镀膜13的结合力；同时，转化膜12与镀膜13形成的多层结构可很好地保护镁合金基体11，使得镁合金制品10表面耐磨损、耐腐蚀。

Claims (9)

1.一种镁合金制品，包括镁合金基体与形成在镁合金基体上的镀膜，其特征在于：该镁合金基体与镀膜之间还形成有转化膜，该转化膜为复合物膜，其主要含有Mg、Al、O、P、Mn，所述镀膜包括第一膜层及第二膜层，第一膜层为MgxOyNz层，第二膜层为CrxOyNz，所述转化膜中Mg:Al:O:P:Mn的原子个数比范围为(1～5)﹕(1～5)﹕(2～10)﹕(1～10)﹕(3～10)。
2.如权利要求1所述的镁合金制品，其特征在于：所述转化膜的厚度为0.2～5μm，所述镀膜的厚度为2～5μm。
3.如权利要求1所述的镁合金制品，其特征在于：所述第一膜层与第二膜层中x，y，z的取值范围均在1～10之间。
4.一种镁合金制品的制作方法，包括以下步骤：
提供一镁合金基体；
在镁合金基体上进行化学转化膜处理形成转化膜，该转化膜为复合物膜，其主要含有Mg、Al、O、P、Mn，所述转化膜中Mg:Al:O:P:Mn的原子个数比范围为(1～5)﹕(1～5)﹕(2～10)﹕(1～10)﹕(3～10)；
在转化膜表面进行PVD镀形成镀膜，所述镀膜包括第一膜层及第二膜层，第一膜层为MgxOyNz层，第二膜层为CrxOyNz层。
5.如权利要求4所述的镁合金制品的制作方法，其特征在于：所述方法还包括在化学转化膜处理前对镁合金基体进行化学除油清洗的步骤。
6.如权利要求5所述的镁合金制品的制作方法，其特征在于：所述方法还包括在化学除油清洗后对镁合金基体进行碱蚀处理的步骤。
7.如权利要求6所述的镁合金制品的制作方法，其特征在于：所述方法还包括在碱蚀处理后对镁合金基体进行活化处理的步骤。
8.如权利要求4所述的镁合金制品的制作方法，其特征在于：所述化学转化膜处理在一转化膜溶液中进行，该转化膜溶液由磷酸二氢氨、高锰酸钾、添加剂、及水配成，所述添加剂包括硫化物与氨系有机物，且各占添加剂成分比重的10～20％。
9.如权利要求4所述的镁合金制品的制作方法，其特征在于：所述镀膜的厚度在2-5μm之间，第一膜层与第二膜层x，y，z的取值范围均在1～10之间。
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