CN108385091B - 一种镁合金表面化学着色方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镁合金表面化学着色方法，首先称取Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2，加入水中搅拌，使Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2完全溶解，保证Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2两者的总质量浓度为4％～6％，然后加入Na2ZrF6继续搅拌，Na2ZrF6的质量浓度为0.05％～0.15％，待Na2ZrF6完全溶解后加入KMnO4，KMnO4的质量浓度为0.5％～1.5％，此时溶液为紫色，备用；然后对镁合金进行表面除锈除油、碱洗‑水洗，将表面除锈除油后的镁合金放入最开始配制好的溶液中，浸泡，然后取出放入热水中水洗，得到着色镁合金，本发明解决了现有技术中存在的镁合金表面着色颜色不均、耐久性差的问题。

Description

一种镁合金表面化学着色方法
技术领域
本发明属于镁合金表面着色技术领域，具体涉及一种镁合金表面化学着色方法。
背景技术
镁合金由于原料丰富，成本低，加工容易，已在机械、电子、建筑装饰等领域广泛应用。但由于镁合金材料的电极电位比较负，因此，即使在普通的大气环境中，镁合金也容易氧化。由于自然氧化后形成的氧化镁致密性较差，导致镁合金表面颜色不均一，达不到现代审美装饰的要求，为了使镁合金设备、零件表面颜色一致，人们对镁合金表面进行了着色、阳极氧化甚至微弧氧化处理，有些不得不在镁合金表面再涂油漆进行装饰。在这些着色方法中，大多数采用阳极氧化着色，它是在镁合金表面首先制备出微孔，再将染料浸入微孔中进行着色，这种着色方法缺点是微孔形成了腐蚀电池，镁合金被腐蚀，染料就会逐渐被腐蚀产物取代，镁合金表面腐蚀的同时表面颜色也在变化，使着色耐久性差；表面涂油漆是一种涂装着色方法，但对有些机械零件，例如，镁合金活塞等，活塞运动过程会发热，油漆不仅会变色，甚至燃烧，因此，镁合金表面涂油漆着色也是不能满足某些机械产品着色要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种镁合金表面化学着色方法，解决了现有技术中存在的镁合金表面着色颜色不均、耐久性差的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种镁合金表面化学着色方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、称取Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2，加入水中搅拌，使Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2完全溶解，保证Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2两者的总质量浓度为4％～6％，然后加入Na2ZrF6继续搅拌，Na2ZrF6的质量浓度为0.05％～0.15％，待Na2ZrF6完全溶解后加入KMnO4，KMnO4的质量浓度为0.5％～1.5％，此时溶液为紫色，备用；
步骤2、对镁合金进行表面除锈除油，然后碱洗-水洗；
步骤3、将表面除锈除油后的镁合金放入步骤1配制好的溶液中，浸泡；
步骤4、将步骤3浸泡后的镁合金取出放入热水中水洗。
本发明的特点还在于，
步骤1中水的温度为50～70℃。
步骤3中浸泡时间为0.5～1小时。
步骤4中热水的温度为70℃～80℃。
步骤4中水洗时间为2～3min。
本发明的有益效果是，一种镁合金表面化学着色方法，着色工艺简单，溶剂不需要调整pH，不需要H3PO4，配置好的溶剂pH基本保持在6左右，溶液不腐蚀，便于操作。由于Na2ZrF6原料与Mg2+可以生成粘结性好的MgF2粘结剂，使得着色层与基体结合强度高；H2PO-与Mg表面反应生成的Mg2+会沉淀到着色层中，因此在加工过程中，溶剂中沉渣少，KMnO4可以使微孔中的Mg表面氧化为MgO，因此，着色层不需要再进行封孔处理，着色层致密，耐蚀性高；着色层颜色可调，当加入Zn(H2PO4)2含量高，Mn(H2PO4)2含量少时，着色颜色为深灰色，当Mn(H2PO4)2含量高时，着色颜色为黑色。
附图说明
图1是本发明一种镁合金表面化学着色方法中当Zn(H2PO4)2质量浓度为1％，Mn(H2PO4)2质量浓度为3％时，AZ31镁合金的着色效果图；
图2是本发明一种镁合金表面化学着色方法中当Zn(H2PO4)2质量浓度为3％，Mn(H2PO4)2质量浓度为1％时，AZ31镁合金的着色效果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种镁合金表面化学着色的方法，基本的理论要点是通过化学试剂与镁合金反应，反应产物沉积在镁合金表面达到着色的效果，反应物中含有络合剂，使沉积层结合紧密，着色层不需要再进行封孔处理，着色层致密，着色溶液沉渣少，着色层颜色可调，操作简单。着色层耐磨性高，抗高温，耐蚀性好，具体按照以下步骤实施：
步骤1、称取Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2，加入水中搅拌，水的温度为50～70℃，使Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2完全溶解，保证Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2两者的总质量浓度为4％～6％，然后加入Na2ZrF6继续搅拌，Na2ZrF6的质量浓度为0.05％～0.15％，待Na2ZrF6完全溶解后加入KMnO4，KMnO4的质量浓度为0.5％～1.5％，此时溶液为紫色，备用；
步骤2、对镁合金进行表面除锈除油，然后碱洗-水洗；
步骤3、将表面除锈除油后的镁合金放入步骤1配制好的溶液中，浸泡，浸泡时间为0.5～1小时；
步骤4、将步骤3浸泡后的镁合金取出放入热水中水洗，热水的温度为70℃～80℃，水洗时间为2～3min。
实施例1
步骤1、称取Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2，加入水中搅拌，水的温度为60℃，使Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2完全溶解，其中Zn(H2PO4)2质量浓度为2％，Mn(H2PO4)2质量浓度为2％，然后加入Na2ZrF6继续搅拌，Na2ZrF6的质量浓度为0.1％，待Na2ZrF6完全溶解后加入KMnO4，KMnO4的质量浓度为1％，此时溶液为紫色，备用；
步骤2、对镁合金进行表面除锈除油，然后碱洗-水洗；
步骤3、将表面除锈除油后的镁合金放入步骤1配制好的溶液中，浸泡，浸泡时间为40min；
步骤4、将步骤3浸泡后的镁合金取出放入热水中水洗，热水的温度为75℃，水洗时间为2.5min；
此时，AZ31镁合金的着色效果为褐色。
实施例2
步骤1、称取Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2，加入水中搅拌，水的温度为50℃，使Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2完全溶解，其中Zn(H2PO4)2质量浓度为5％，Mn(H2PO4)2质量浓度为1％，然后加入Na2ZrF6继续搅拌，Na2ZrF6的质量浓度为0.05％，待Na2ZrF6完全溶解后加入KMnO4，KMnO4的质量浓度为0.5％，此时溶液为紫色，备用；
步骤2、对镁合金进行表面除锈除油，然后碱洗-水洗；
步骤3、将表面除锈除油后的镁合金放入步骤1配制好的溶液中，浸泡，浸泡时间为0.5小时；
步骤4、将步骤3浸泡后的镁合金取出放入热水中水洗，热水的温度为70℃，水洗时间为2min；
此时，AZ31镁合金的着色效果如图2所示，为深灰色。
实施例3
步骤1、称取Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2，加入水中搅拌，水的温度为70℃，使Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2完全溶解，其中Zn(H2PO4)2质量浓度为1％，Mn(H2PO4)2质量浓度为5％，然后加入Na2ZrF6继续搅拌，Na2ZrF6的质量浓度为0.15％，待Na2ZrF6完全溶解后加入KMnO4，KMnO4的质量浓度为1.5％，此时溶液为紫色，备用；
步骤2、对镁合金进行表面除锈除油，然后碱洗-水洗；
步骤3、将表面除锈除油后的镁合金放入步骤1配制好的溶液中，浸泡，浸泡时间为1小时；
步骤4、将步骤3浸泡后的镁合金取出放入热水中水洗，热水的温度为80℃，水洗时间为3min。
此时，AZ31镁合金的着色效果如图1所示，为黑色。
对制备的着色膜进行检测，膜厚度为50-60微米，膜的孔隙率为零。
本发明一种镁合金表面化学着色的方法，着色原理如下：
通过在中性的Na2ZrF6溶剂中，加入Zn(H2PO4)2、Mn(H2PO4)2和KMnO4，借助于H2PO4 -在水中的电离生成H+和HPO4 -，H+会对Mg合金表面发生腐蚀，使Mg生成Mg2+，而Mg2+与Na2ZrF6中的F-结合生成MgF2，MgF2是一种强的粘结剂，使Mg2+又回到镁合金的表面，Mg2+又会与HPO4 -结合生成[Mg MnZn(PO4)2·4H2O]的沉淀物，由于[Mg MnZn(PO4)2·4H2O]为有色物质，使镁合金表面产生化学着色，改变Zn(H2PO4)2、Mn(H2PO4)2和KMnO4的量，就可以改变沉淀物中Mg2+、Mn2+、Zn2+的比例，从而达到改变着色膜的颜色，这种膜的颜色由灰色向黑色转化。由于沉淀的[Mg Mn Zn(PO4)2·4H2O]有一定的微孔，溶液中KMnO4会浸入微孔中，将微孔中Mg表面氧化为MgO,微孔中的镁被氧化后，生成的MgO具有陶瓷性质，防止了微孔中镁的腐蚀，使其生成的表面膜无微孔，达到生成的氧化膜耐蚀，无孔，粘结性高的效果。

Claims (3)

1.一种镁合金表面化学着色方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、称取Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2，加入水中搅拌，水的温度为50～70℃，使Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2完全溶解，保证Zn(H2PO4)2和Mn(H2PO4)2两者的总质量浓度为4％～6％，然后加入Na2ZrF6继续搅拌，Na2ZrF6的质量浓度为0.05％～0.15％，待Na2ZrF6完全溶解后加入KMnO4，KMnO4的质量浓度为0.5％～1.5％，此时溶液为紫色，备用；
步骤2、对镁合金进行表面除锈除油，然后碱洗-水洗；
步骤3、将表面除锈除油后的镁合金放入步骤1配制好的溶液中，浸泡；
步骤4、将步骤3浸泡后的镁合金取出放入热水中水洗，热水的温度为70℃～80℃。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金表面化学着色方法，其特征在于，所述步骤3中浸泡时间为0.5～1小时。
3.根据权利要求1所述的一种镁合金表面化学着色方法，其特征在于，所述步骤4中水洗时间为2～3min。
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