CN108246589A - 一种镁合金表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法 - Google Patents

一种镁合金表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种在镁合金表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法，包括依次进行的镁合金工件预处理步骤、喷涂底漆一步骤、蒸发镀膜处理步骤、喷涂保护漆步骤、喷涂底漆二步骤、喷涂面漆步骤以及镭雕处理步骤，本发明中的底漆一、保护漆、底漆二和面漆成分组成并不相同，并且每种漆喷涂的膜层厚度也不相同。经过本发明加工处理后的镁合金工件，具有色彩丰富的光面或哑光表面以及精致的高光图案，使得镁合金工件具有靓丽而独特的外观装饰效果，从而扩大镁合金在3C产品中的应用范围。

Description

一种镁合金表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法
技术领域
本发明属于轻合金加工技术领域，具体涉及一种镁合金工件表面的加工方法，该方法赋予镁合金工件具有各种色彩的光面或哑光表面以及高光图案。
背景技术
镁合金是一类高性能轻型结构材料，其具有优良的力学性能和导热导电性能，并且具有抗震防摔、防电磁干扰、无毒且方便回收的优点，此外，镁合金具有极好的切削加工性能，因此，镁合金能够代替铝合金成为手机等3C产品外壳的制作材料。
但是镁合金化学性质较为活泼，未加工的镁合金工件表面粗糙而无光泽，并且极易发生腐蚀现象。目前，传统的镁合金表面处理工艺是化学钝化、油墨喷涂、电镀等，具有表面处理效果不甚理想、色彩单一、较难实现产业化生产的缺点，因此，不能满足3C产品批量化大规模生产需求的同时，镁合金工件的光泽度、平整度、颜色均不能满足3C产品外观装饰效果的高要求。现有技术中尚无在镁合金工件表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法，这在一定程度上限制了镁合金产品的应用范围。
因此，迫切需要开发一种新型的镁合金表面处理工艺，能够在镁合金工件上形成色彩丰富的光面或哑光表面，并且能够在镁合金工件表面加工形成高光靓丽的图案，以提高镁合金工件的外观装饰效果。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种在镁合金表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法，在镁合金制品中应用该方法进行加工，能够获得各种色彩的光面或哑光表面，并且能够在镁合金制品的表面加工形成精致的高光图案。
本发明通过以下技术方案实现发明创造的目的：一种镁合金表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对镁合金工件进行表面预处理操作，使得镁合金工件表面光亮如新，并有利于涂料附着；
S2、向完成步骤S1的镁合金工件表面喷涂底漆一，并烘干；
S3、将完成步骤S2的镁合金工件进行蒸发镀膜处理；
S4、向完成步骤S3的镁合金工件表面喷涂保护漆，并烘干；
S5、向完成步骤S4的镁合金工件表面喷涂底漆二，并烘干；
S6、向完成步骤S5的镁合金工件表面喷涂面漆，并烘干；
S7、对完成步骤S6的镁合金工件进行镭雕处理，使得镁合金工件表面形成高光图案。
进一步的，所述步骤S1中的表面预处理操作包括化学钝化或微弧氧化处理工艺。
进一步的，所述的微弧氧化处理工艺包括依次进行的酸液清洗、水洗、表面调整、水洗以及微弧氧化处理步骤。
进一步的，微弧氧化电解液的组成成分包括：6～10g/L的氢氧化钾，5～10g/L的硅酸钠以及7～12g/L的氟化钾。其中，硅酸钠为主要的成膜物质，一方面为电解提供电解质，另一方面提供成膜过程中所需要的硅酸盐；氟化钾用以提供氟离子，而氟离子能够提高电流穿透陶瓷膜层的速率，从而帮助成膜；氢氧化钾的作用是提供碱性环境以及导电质，提高微弧氧化膜层的成膜效果。
进一步的，所述步骤S2中，底漆一按照质量百分比计算，包括以下成分组成：10%～30%的丙烯酸酯，15%～30%的聚氨酯丙烯酸树脂，10%～20%的异丁醇，10%～20%的异丙醇，10%～20%的乙酸丁酯，15%～30%的乙酸乙酯，5～10%的丙二醇甲醚以及5～10%的甲基异丁基甲酮。其中，丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸树脂为主要的成膜物质。喷涂底漆一步骤的工艺参数为：喷涂粘度为8.5～9.5 Pa·s，烘烤温度为60～70℃，UV灯能量为700～900mj/cm2。
进一步的，所述步骤S4中，保护漆按照质量百分比计算，包括以下成分组成：5～10%的丙烯酸酯单体，15%～20%的聚氨酯树脂，10%～15%的丙烯酸酯树脂，10%～15%的乙酸丁酯，30%～35%的乙酸乙酯以及5～10%的甲苯。喷涂保护漆步骤的工艺参数为：喷涂粘度为8.5～9.5 Pa·s，烘烤温度为55～70℃，UV灯能量为500～700mj/cm2。
进一步的，所述步骤S5中，底漆二按照质量百分比计算，包括以下成分组成：60%～70%的丙烯酸树脂，10%～15%的甲基异丁基酮、10%～15%的乙酸乙酯以及5%～15%的着色剂。喷涂底漆二步骤的工艺参数为：喷涂粘度为8.5～9.5 Pa·s，烘烤温度为70～80℃。
进一步的，所述步骤S6中，面漆按照质量百分比计算，包括以下成分组成：5～10%的丙烯酸酯单体，15%～20%的聚氨酯树脂，10～15%的丙烯酸酯树脂，8%～15%的乙酸丁酯，20%～30%的乙酸乙酯，20%～35%的二氧化硅、5%～15%的二甲苯以及1%～3%的着色剂。喷涂面漆步骤的工艺参数为：喷涂粘度为8.5～9.5 Pa·s，烘烤温度为55～65℃，UV灯能量为800～1000mj/cm2。
进一步的，所述步骤S7中，镭雕速度为1000～4000mm/s，脉冲宽度为5～15µs，工作频率为20～35KHz。
进一步的，所述的步骤S2中喷涂底漆一的膜厚为20～30µm，所述的步骤S4中喷涂保护漆的膜厚为15～20µm，所述的步骤S5中喷涂底漆二的膜厚为5～10µm，所述的步骤S6中喷涂面漆的膜厚为15～20µm。
本发明的有益效果为：
1、本发明公开了一种在镁合金表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法，该表面处理方法具有操作简单、生产效率高、适用工业化生产的优点，填补了在镁合金工件上制作色彩靓丽的光面或哑光表面以及高光图案的技术空白，使得镁合金产品能够满足3C产品严苛的外观装饰要求，有效地扩大了镁合金产品的应用范围；
2、本发明的制备方法对镁合金工件进行了四次喷涂处理，包括喷涂底漆一、喷涂保护漆、喷涂底漆二和喷涂面漆，并在喷涂底漆一和喷涂保护漆之间加入了蒸发镀膜操作，每次喷涂的涂料成分组成、喷涂参数和膜厚以及蒸发镀膜工艺参数是经过多次实验确定下来的最优方案，以获得最佳的外观装饰效果，并且赋予喷涂膜层优良的附着力、耐腐蚀和耐磨特性，确保镁合金工件外观装饰效果的持久性。
附图说明
图1为实施例一中镁合金压铸电脑壳面盖加工方法的流程图。
图2为实施例二中镁合金压铸手机壳加工方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明的范围。
实施例1
本实施例公开了一种镁合金压铸电脑壳面盖的加工方法，该电脑壳面盖为亮蓝色的光面，并且其上具有银色的高光logo图案，如图1所示，该方法具体包括以下步骤：
S1、对镁合金工件进行化学钝化处理，使得镁合金制品表面光亮如新，并有利于涂料附着；
S2、向完成步骤S1的镁合金工件表面喷涂UV底漆一，并烘干；
S3、将完成步骤S2的镁合金工件进行蒸发镀膜处理；
S4、向完成步骤S3的镁合金工件表面喷涂UV保护漆，并烘干；
S5、向完成步骤S4的镁合金工件表面喷涂底漆二，并烘干；
S6、向完成步骤S5的镁合金工件表面喷涂UV面漆，并烘干；
S7、对完成步骤S6的镁合金工件进行镭雕处理，使得镁合金工件表面形成高光图案。
对上述步骤需要说明的是，在步骤S1中，化学钝化预处理步骤包括依次进行的脱脂除油、水洗、酸蚀、水洗、表面调整、水洗、钝化、水洗以及干燥操作。其中，脱脂除油操作采用镁合金专用的除油除脂水；酸蚀操作采用的酸洗液为草酸、柠檬酸以及丁二酸的混合液；表面调整液为氢氧化钠、碳酸钠以及EDTA-2Na的混合物；钝化液为氟钛酸铵、钼酸盐、钨酸盐、高锰酸钾、油酸，硝酸盐以及硅氧烷甲基化钾的混合物，其中，氟钛酸铵在钝化液中的浓度为6g/L，钼酸盐在钝化液中的浓度为1.5g/L，钨酸盐在钝化液中的浓度为3.0 g/L，高锰酸钾在钝化液中的浓度为5g/L，油酸在钝化液中的浓度为10g/L，硝酸盐在钝化液中的浓度为20g/L，硅氧烷甲基化钾在钝化液中的浓度为5g/L。
在步骤S2中，按照质量百分比计算，底漆一包括如下组成成分：20%的丙烯酸酯，15%的聚氨酯丙烯酸树脂、10%的异丁醇，10%的异丙醇，10%的乙酸丁酯，20%的乙酸乙酯，5%的丙二醇甲醚以及10%的甲基异丁基甲酮；其中，丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸树脂为主要的成膜物质。步骤S2的喷涂粘度为9.0Pa·s，喷涂厚度为25µm，烘烤温度为65℃，UV灯能量为800mj/cm2。
在步骤S3中，将完成步骤S2的镁合金工件装入蒸发镀膜设备中，先抽真空至3×10-2Pa，然后调节真空度至3×10-2Pa～8×10-2Pa（本实施例是5×10-2Pa），开启蒸发源蒸发10s～60s（本实施例是20s），完成镀膜操作。
在步骤S4中，按照质量百分比计算，保护漆包括如下组成成分：10%的丙烯酸酯单体，20%的聚氨酯树脂，15%的丙烯酸酯树脂，10%的乙酸丁酯，35%的乙酸乙酯以及10%的甲苯。步骤S4的喷涂粘度为9.0Pa·s，喷涂厚度为18µm，烘烤温度为60℃，UV灯能量为600mj/cm2。
在步骤S5中，按照质量百分比计算，底漆二包括如下组成成分：70%的丙烯酸树脂，15%的甲基异丁基甲酮以及15%的乙酸乙酯。步骤S5的喷涂粘度为9.0Pa·s，喷涂厚度为8µm，烘烤温度为75℃。
在步骤S6中，按照质量百分比计算，面漆包括如下组成成分：10%的丙烯酸酯单体，15%的聚氨酯树脂，10%的丙烯酸酯树脂，10%的乙酸丁酯，25%的乙酸乙酯，20%的二氧化硅，9%的二甲苯以及1%的色浆E1。步骤S6的喷涂粘度为9.0Pa·s，喷涂厚度为16µm，烘烤温度为60℃，UV灯能量为900mj/cm2。
在步骤S7中，镭雕的雕刻速度为2000mm/s，脉冲宽度为10µs，工作频率为25KHz，在镁合金工件上的预定位置处镭雕除去表面漆层，从而获得高光logo图案。
经过上述加工方法处理后，镁合金工件具有亮蓝色的光面，并且表面上形成银色的高光logo图案，得到外观装饰效果理想的镁合金电脑壳面盖。
实施例二
本实施例公开了一种镁合金压铸手机壳的加工方法，该手机面壳为石墨黑色的哑光面，并且其上具有银色的高光logo图案，如图1所示，该方法具体包括以下步骤：
S1、对镁合金工件进行微弧氧化处理，使得镁合金制品表面光亮如新，并有利于涂料附着；
S2、向完成步骤S1的镁合金工件表面喷涂UV底漆A，并烘干；
S3、将完成步骤S2的镁合金工件进行蒸发镀膜处理；
S4、向完成步骤S3的镁合金工件表面喷涂UV保护漆B，并烘干；
S5、向完成步骤S4的镁合金工件表面喷涂底漆C，并烘干；
S6、向完成步骤S5的镁合金工件表面喷涂UV面漆D，并烘干；
S7、对完成步骤S6的镁合金工件进行镭雕处理，使得镁合金工件表面形成高光图案。
其中，需要对步骤S1的微弧氧化处理工艺进行具体说明，微弧氧化处理包括如下步骤：
S1.1、将镁合金工件置于超声波槽内进行除油除脂操作，在60℃下清洗200s，除油除脂液采用镁合金专用的除油除脂水；
S1.2、将完成步骤S1.1的工件置于酸洗槽中进行酸洗操作，酸洗温度为50℃，酸洗时间为80s；
S1.3、将酸洗后的工件置于碱液槽中进行表面调整操作，在60℃下浸泡100s；
S1.4、将完成步骤S1.3的工件进行微弧氧化处理，使得工件表面形成厚度为10µm的微弧氧化陶瓷膜；
S1.5、对完成步骤S4的工件进行封闭处理，封闭温度为60℃，封闭时间为80s；
S1.6、将封闭处理后的工件经过多道水洗后置于120℃烘烤20min，使得工件表面干燥清洁；
在步骤S1.2的酸洗操作中，采用的酸洗液为草酸、柠檬酸、丁二酸以及PEG的混合物，草酸在酸洗液中的浓度为20g/L，丁二酸在酸洗液中的浓度为20g/L，柠檬酸在酸洗液中的浓度为5g/L，PEG在酸洗液中的浓度为12.7 g/L。草酸是一种还原型有机酸，能够防止镁合金氧化的同时，高效地保持镁合金的光亮新鲜度；柠檬酸是一种具有络合能力的有机酸，其分布于镁合金表面时能够起到很好的络合镁合金作用，有效地降低镁合金在酸性溶液中的溶解速率，使镁合金均匀溶解；丁二酸是一种金属螯合剂，其作用机理与柠檬酸类似；PEG作为粘稠剂能够提高酸洗液的黏度，降低镁合金表面酸液的传质速率，从而防止镁合金被酸液被过度腐蚀。
上述步骤S1.3中，表面调整液为氢氧化钠、碳酸钠以及EDTA-2Na的混合物，氢氧化钠在表面调整液中的浓度为20g/L，碳酸钠在表面调整液中的浓度为20g/L，EDTA-2Na在表面调整液中的浓度为5g/L，EDTA-2Na起到络合剂的作用，而氢氧化钠和碳酸钠的作用是：一方面中和镁合金表面的酸液，另一方面是调节镁合金表面状态，为后续微弧氧化处理提供一个良好的经处理表面。
上述步骤S1.4中，微弧氧化槽电解液的组成成分包括：10g/L的硅酸钠、10 g/L的氟化钾、10g/L氢氧化钾以及0.2g/L的其他助剂。其中，硅酸钠为主要的成膜物质；氟化钾的作用是：通过提供氟离子而提高电流穿透微弧氧化陶瓷膜的速率，从而帮助成膜；氢氧化钾用以提供碱性环境和导电质。微弧氧化工艺（膜厚为10µm）的工艺参数详见下表1：
上述步骤S1.5中，封闭液为硅氧烷甲基化钾和甲基纤维素的混合物，封闭处理的目的是：填补微弧氧化膜层的微孔，提高微弧氧化膜层耐腐蚀性能的同时，实现涂料与工件表面的紧密结合。
对本实施例公开的加工方法中的步骤S2需要说明的是，按照质量百分比计算，UV底漆A包括如下组成成分：15%的丙烯酸酯，20%的聚氨酯丙烯酸树脂、15%的异丁醇，15%的异丙醇，10%的乙酸丁酯，15%的乙酸乙酯，5%的丙二醇甲醚以及5%的甲基异丁基甲酮；其中，丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸树脂为主要的成膜物质。步骤S2的喷涂粘度为9.0Pa·s，喷涂厚度为25µm，烘烤温度为65℃，UV灯能量为800mj/cm2。
对本实施例公开的加工方法中的步骤S3需要说明的是，将完成步骤S2的镁合金工件装入蒸发镀膜设备中，先抽真空至3×10-2Pa，然后调节真空度至6×10-2Pa，开启蒸发源蒸发30s，完成镀膜操作.
对本实施例公开的加工方法中的步骤S4需要说明的是，按照质量百分比计算，UV保护漆B包括如下组成成分：10%的丙烯酸酯单体，15%的聚氨酯树脂，15%的丙烯酸酯树脂，15%的乙酸丁酯，35%的乙酸乙酯以及10%的甲苯。步骤S4的喷涂粘度为9.0Pa·s，喷涂厚度为16µm，烘烤温度为60℃，UV灯能量为600mj/cm2。
对本实施例公开的加工方法中的步骤S5需要说明的是，按照质量百分比计算，底漆C包括如下组成成分：65%的丙烯酸树脂，15%的甲基异丁基甲酮、15%的乙酸乙酯以及5%的铝银浆。步骤S5的喷涂粘度为9.0Pa·s，喷涂厚度为8µm，烘烤温度为75℃。
对本实施例公开的加工方法中的步骤S6需要说明的是，按照质量百分比计算，UV面漆D包括如下组成成分：5%的丙烯酸酯单体，20%的聚氨酯树脂，15%的丙烯酸酯树脂，10%的乙酸丁酯，20%的乙酸乙酯，20%的二氧化硅，9%的二甲苯以及1%的色浆E2。步骤S6的喷涂粘度为9.0Pa·s，喷涂厚度为16µm，烘烤温度为60℃，UV灯能量为900mj/cm2。
在步骤S7中，镭雕的雕刻速度为2000mm/s，脉冲宽度为10µs，工作频率为25KHz，在镁合金工件上的预定位置处镭雕除去表面漆层，从而获得高光logo图案。
经过上述加工方法处理后，镁合金工件具有石墨黑色的哑光面，并且表面上形成银色的高光logo图案，得到外观装饰效果理想的镁合金手机壳。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制，实施例二中涉及的微弧氧化工艺参数可根据膜厚的不同作出适应性调整。应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种镁合金表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、对镁合金工件进行表面预处理操作，使得镁合金工件表面光亮如新，并有利于涂料附着；
S2、向完成步骤S1的镁合金工件表面喷涂底漆一，并烘干；
S3、将完成步骤S2的镁合金工件进行蒸发镀膜处理；
S4、向完成步骤S3的镁合金工件表面喷涂保护漆，并烘干；
S5、向完成步骤S4的镁合金工件表面喷涂底漆二，并烘干；
S6、向完成步骤S5的镁合金工件表面喷涂面漆，并烘干；
S7、对完成步骤S6的镁合金工件进行镭雕处理，使得镁合金工件表面形成高光图案。
2.根据权利要求1所述的镁合金表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法，其特征在于，所述步骤S1中的表面预处理操作包括化学钝化或微弧氧化处理工艺。
3.根据权利要求2所述的镁合金表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法，其特征在于，所述的微弧氧化处理工艺包括依次进行的酸液清洗、水洗、表面调整、水洗以及微弧氧化处理步骤。
4.根据权利要求3所述的镁合金表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法，其特征在于，微弧氧化电解液的组成成分包括：6～10g/L的氢氧化钾，5～10g/L的硅酸钠以及7～12g/L的氟化钾。
5.根据权利要求1所述的镁合金表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法，其特征在于，所述步骤S2中，底漆一按照质量百分比计算，包括以下成分组成：10%～30%的丙烯酸酯，15%～30%的聚氨酯丙烯酸树脂，10%～20%的异丁醇，10%～20%的异丙醇，10%～20%的乙酸丁酯，15%～30%的乙酸乙酯，5～10%的丙二醇甲醚以及5～10%的甲基异丁基甲酮。
6.根据权利要求1所述的镁合金表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法，其特征在于，所述步骤S4中，保护漆按照质量百分比计算，包括以下成分组成：5～10%的丙烯酸酯单体，15%～20%的聚氨酯树脂，10%～15%的丙烯酸酯树脂，10%～15%的乙酸丁酯，30%～35%的乙酸乙酯以及5～10%的甲苯。
7.根据权利要求1所述的镁合金表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法，其特征在于，所述步骤S5中，底漆二按照质量百分比计算，包括以下成分组成：60%～70%的丙烯酸树脂，10%～15%的甲基异丁基酮、10%～15%的乙酸乙酯以及5%～15%的着色剂。
8.根据权利要求1所述的镁合金表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法，其特征在于，所述步骤S6中，面漆按照质量百分比计算，包括以下成分组成：5～10%的丙烯酸酯单体，15%～20%的聚氨酯树脂，10～15%的丙烯酸酯树脂，8%～15%的乙酸丁酯，20%～30%的乙酸乙酯，20%～35%的二氧化硅、5%～15%的二甲苯以及1%～3%的着色剂。
9.根据权利要求1所述的镁合金表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法，其特征在于，所述步骤S7中，镭雕速度为1000～4000mm/s，脉冲宽度为5～15µs，工作频率为20～35KHz。
10.根据权利要求1－9任一项中所述的合金表面制备多色光面或哑光面以及高光图案的方法，其特征在于，所述的步骤S2中喷涂底漆一的膜厚为20～30µm，所述的步骤S4中喷涂保护漆的膜厚为15～20µm，所述的步骤S5中喷涂底漆二的膜厚为5～10µm，所述的步骤S6中喷涂面漆的膜厚为15～20µm。
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