CN104746072B - 一种镁合金微弧离子镀表面处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种镁合金微弧离子镀表面处理方法，包括表面清洁预处理，微弧氧化处理，微弧离子镀处理，以及纳米防指纹油喷涂处理，首先对镁合金表面进行表面清洁预处理，然后对预处理后的镁合金表面进行微弧氧化处理，再进行微弧离子镀镀膜处理制得不同颜色外观成品，最后对外观的成品进行喷涂一层透明的纳米防指纹油作为保护薄膜。本发明提供的镁合金微弧离子镀表面处理方法，其操作工艺简单并且环保，得到的涂层既提供了镁合金产品表面外观多样性，又使产品的耐磨性、耐蚀性得到提高，金属质感好。

Description

一种镁合金微弧离子镀表面处理方法

技术领域

本发明涉及压铸镁合金表面处理技术领域，特别涉及一种镁合金微弧离子镀表面处理方法。

背景技术

镁合金由于具有质量轻、比强度高、散热快、高的导热和导电性能、屏蔽性好及无毒，还具有抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收等特点，被称为“21世纪的绿色工程材料”，在众多领域得到越来越广泛的应用。但是由于镁合金耐腐蚀性差，从而限制了镁合金的应用。

为提高镁合金防腐蚀性，较为普遍使用的方法有化学转化、钝化、电镀及喷涂，上述采用的防腐蚀的方法不但对环境造成了污染，并且还危害到人体的健康，工艺复杂，甚至无法满足在特殊的环境下防腐的使用。微弧氧化处理工艺简单，无污染，处理后镁合金表面形成的陶瓷层具有高硬度、耐磨、附着力强的特点，近年来得到快速的发展，很大程度上改善了镁合金的各项性能，但微弧氧化处理后，颜色较为单一，无金属质感。鉴于以上因素，压铸镁合金微弧氧化技术对于外观要求较高，同时要求耐腐蚀性、耐磨性等的电子产品上都无法得到满足，从而也限制了微弧氧化技术的广泛应用。

现有技术提供了一种金属表面处理工艺，其工艺流程包括：

(a)表面清洁：将待处理的金属基体进行表面清洁，除去金属基体表面的附着物；(b)喷涂釉层：用喷枪或喷雾器将釉料雾化喷到金属基体的表面，形成釉层；(c)烘烤固化：将喷涂釉层的金属基体置于烘箱中烘烤，使釉层固化；(d)二次清洗：将喷涂釉层的金属基体进行二次清洗；(e)PVD镀膜：将喷涂釉层的金属基体进行PVD镀膜，在釉层的表面形成膜层，制得金属基体成品。但是，现有技术中的金属合金表面处理方法的工艺生产周期长，工艺难以控制，生产成本高，通过该技术所获得的涂层耐腐蚀性能无法满足行业的要求，制约了合金在高性能上的应用。

已公开的中国专利文献(公开号为CN102345150B)提供了一种镁合金表面处理方法，通过对微弧氧化后的镁合金进行喷砂处理去除疏松层，能够显著增强镁合金的耐腐蚀性。但是其工艺难以控制，生产成本高，处理后产品外观颜色单一，无金属质感。已公开的中国专利文献(公开号为CN101634044A)公开了一种镁合金表面磷化和微弧氧化复合处理方法，采用了镁合金复合表面处理方式，其稳定性、吸附性、耐磨性和耐蚀性相较于单一的表面处理方法大大提高，与基体结合牢固。然而，由于微弧氧化层的微观组织结构复杂，其对镁合金耐腐蚀性的提高效果有限，同时也同样存在着处理后产品外观颜色单一，无金属质感问题。

发明内容

针对以上问题，本发明专利目的在于提出了一种镁合金微弧离子镀表面处理方法，可以解决现有技术的工艺复杂、环保性差，耐磨、耐蚀性能较差及产品外观颜色单一、无金属质感等问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种镁合金微弧离子镀表面处理方法，包括如下步骤：

1)表面清洁预处理，对镁合金表面进行打磨、抛光处理，然后进行超声波清洗；

2)微弧氧化处理，将表面清洁预处理后的镁合金置于微弧氧化电解液中，以镁合金为阳极，不锈钢板为阴极进行微弧氧化处理，之后将微弧氧化处理后的镁合金用纯水进行清洗，再将清洗后的镁合金进行固化；

3)微弧离子镀处理，将固化后的镁合金置于微弧离子镀设备中，采用磁控溅射在镁合金表面镀上装饰膜，得到不同颜色的成品；

4)防指纹油喷涂，对微弧离子镀处理后的镁合金成品喷涂一层透明薄膜纳米防指纹油层，再进行固化处理。

进一步，本发明所述微弧氧化电解液主要成分为氢氧化钾10-18g/L、氟化钾8-15g/L和硅酸钠5-15g/L。

进一步，本发明所述微弧氧化电解液PH值为11-14。

进一步，本发明所述微弧氧化处理的温度为25-40℃，处理时间为5-20分钟。

进一步，本发明所述微弧氧化处理后的微弧氧化膜层的厚度为8-11μm。

进一步，本发明所述微弧离子镀处理工艺条件为：反应气体为氩气和氮气，氩气流速300-350CCM，氮气流速30-50CCM，功率为15-29KW，电流为3-6A，炉内真空压力0.005-0.15Pa，镀膜时间40-120分钟。

进一步，本发明所述纳米防指纹油层厚度为0.5-3um。

进一步，本发明所述防指纹油喷涂后固化处理温度为100-150℃，固化时间为15-30分钟。

本发明提供的镁合金微弧离子镀表面处理方法中，首先进行表面清洁预处理，然后对清洁后的镁合金进行微弧氧化处理，在微弧氧化处理完成后进行微弧离子镀镀膜处理，最后进行喷涂纳米防指纹油，制得金属外观成品，与现有技术相比，本发明实施例提供的方法工艺操作简单，得到的涂层既提供了镁合金产品表面外观多样性，又使产品的耐磨性、耐蚀性得到提高，金属质感好。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1是本发明一种镁合金微弧离子镀表面处理方法的流程图。

具体实施例

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供了一种镁合金微弧离子镀表面处理方法，请参阅图1是本发明一种镁合金微弧离子镀表面处理方法的流程图，包括如下步骤：

1)表面清洁预处理：对镁合金表面进行打磨、抛光处理，然后进行超声波清洗除蜡、除油处理，去除镁合金表面的附着物；

2)微弧氧化处理：将表面清洁预处理后的镁合金置于微弧氧化电解液中，以镁合金为阳极，不锈钢板为阴极进行微弧氧化处理，之后将微弧氧化处理后的镁合金用纯水进行清洗，再将清洗后的镁合金进行固化；

3)微弧离子镀处理：将固化处理后的镁合金置于微弧离子镀设备中，采用磁控溅射在镁合金表面镀上装饰膜，得到不同颜色的成品；

4)防指纹油喷涂：对微弧离子镀处理后的镁合金成品喷涂一层透明薄膜纳米防指纹油层，再进行固化处理。

所述微弧离子镀(Micro Arc Ion Plating，简称为MAIP),是指基体上带有负偏压的磁控溅射镀膜工艺，它把磁控溅射技术的优点(成膜速率高、源为大平面源，有利于膜层厚度均匀)和离子镀过程的优点(能改变膜基结合形式，提高膜基组织致密等)结合在一起，形成了一种新的镀膜工艺技术。

实施例一：

步骤1，表面清洁预处理。

将待处理的压铸镁合金合金进行表面清洁预处理，依次采用型号为600#、800#、1000#砂纸进行打磨，然后经过布轮抛光，最后进行超声波、除油清洗，除去镁合金表面的油污、蜡及氧化层。

步骤2，微弧氧化处理。

1)、将待处理的压铸镁合金工件置于电解液中进行微弧氧化处理，电解液主要成分为硅酸钠8g/L，氢氧化钾12g/L，氟化钾9g/L，镁合金工件做阳极，不锈钢板做阴极，控制处理过程工艺采用手动恒流控制，输出脉数500HZ，脉宽250us，峰值电流从0A开始，以10A/5s的速度往上加，当电压在350V时，调整峰值电流，保持电压在360V不变，温度为25-35℃，处理时间为8分钟；

2)、将微弧氧化后的镁合金用纯水进行清洗2次,每次1分钟；

3)、将清洗后的镁合金进行固化，固化温度：90℃，固化时间：12分钟，得到的膜层厚度为8um。

步骤3，将固化后的镁合金放入真空炉内进行微弧离子镀处理，惰性气体为氩气、氮气，磁控溅射工艺条件为：电源功率18KW；氩气流速300CCM，氮气流速35CCM；电流：4A，炉内真空压力0.005Pa；镀膜时间40分钟。

步骤4，将步骤3处理后的镁合金进行喷涂，涂料为纳米防指纹油，采用手动或自动喷涂工艺进行喷涂，膜厚控制在1μm，烘烤温度110℃，固化时间20分钟。

实施例二：

步骤1，表面清洁预处理。

将待处理的镁合金合金进行表面清洁，一次采用型号为600#、800#、1000#砂纸进行打磨，然后经过布轮抛光，最后进行超声波，除油清洗，除去镁合金表面的油污、蜡及氧化层。

步骤2，微弧氧化处理。

1)、将待处理的压铸镁合金工件置于电解液中进行微弧氧化处理，电解液主要成分为硅酸钠10g/L，氢氧化钾14g/L，氟化钾8g/L。镁合金工件做阳极，不锈钢板做阴极，控制处理过程工艺采用手动恒流控制，输出脉数：600HZ，脉宽：200us，峰值电流从0A开始，以10A/5s的速度往上加，当电压在380V时，调整峰值电流，保持电压在390V不变，温度为25-35℃，做12分钟。

2)、将微弧氧化后的镁合金用纯水进行清洗2遍,每遍1分钟。

3)、将清洗后的镁合金进行固化，固化温度为100℃，固化时间15分钟，得到的膜层厚度为11um。

步骤3，将固化后的镁合金放入真空炉内进行MAIP处理，惰性气体为氩气、氮气，磁控溅射工艺条件为：电源功率25KW；氩气流速350CCM，氮气流速50CCM；电流：5A，炉内真空压力0.05Pa；镀膜时间60分钟。

步骤4，将步骤三处理后的镁合金进行喷涂，涂料为纳米防指纹油，采用手动或自动的喷涂工艺进行喷涂，膜厚控制在3μm，烘烤温度130℃，固化时间30分钟。

以上两种实施例中：

按照ASTM B368-97的测试标准，压铸镁合金经过本发明工艺处理后，其CASS耐蚀时间为24H。按照ASTMF 2357-2010测试标准，压铸镁合金经过本发明工艺处理后，其耐磨性能在175g的载荷，带动纸带在测试表面平面上摩擦100圈，涂层经测试后无脱落、起泡及变色。

采用本发明的一种压铸镁合金微弧离子镀装饰方法制备得到的复合涂层，有效的解决了镁合金微弧氧化陶瓷膜层外观颜色单一、无金属质感的难题，为压铸镁合金产品提供了一种对环境无污染、工艺简单、生产效率高的表面处理技术，并赋予了复合涂层硬度高，耐磨，耐腐蚀及金属外观、颜色多样性的特点。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种镁合金微弧离子镀表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)表面清洁预处理，对镁合金表面进行打磨、抛光处理，然后进行超声波清洗；

2)微弧氧化处理，将表面清洁预处理后的镁合金置于微弧氧化电解液中，所述微弧氧化电解液主要成分为氢氧化钾10-18g/L、氟化钾8-15g/L和硅酸钠5-15g/L，微弧氧化电解液pH值为11-14，以镁合金为阳极，不锈钢板为阴极进行微弧氧化处理，之后将微弧氧化处理后的镁合金用纯水进行清洗，再将清洗后的镁合金进行固化；

3)微弧离子镀处理，将固化后的镁合金置于微弧离子镀设备中，采用磁控溅射在镁合金表面镀上装饰膜，得到不同颜色的成品；所述微弧离子镀处理工艺条件为：反应气体为氩气和氮气，氩气流速300-350CCM，氮气流速30-50CCM，功率为15-29KW，电流为3-6A，炉内真空压力0.005-0.15Pa，镀膜时间40-120分钟；

4)防指纹油喷涂，对微弧离子镀处理后的镁合金成品喷涂一层透明薄膜纳米防指纹油层，再进行固化处理。

2.根据权利要求1所述的一种镁合金微弧离子镀表面处理方法，其特征在于，所述微弧氧化处理的温度为25-40℃，处理时间为5-20分钟。

3.根据权利要求1所述的一种镁合金微弧离子镀表面处理方法，其特征在于，所述微弧氧化处理后的微弧氧化膜层的厚度为8-11μm。

4.根据权利要求1所述的一种镁合金微弧离子镀表面处理方法，其特征在于，所述纳米防指纹油层厚度为0.5-3um。

5.根据权利要求1所述的一种镁合金微弧离子镀表面处理方法，其特征在于，所述防指纹油喷涂后固化处理温度为100-150℃，固化时间为15-30分钟。