CN108441922B - 一种镁合金轮毂表面处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镁合金轮毂表面处理工艺,包括以下操作步骤:脱脂,酸洗,中和,微弧氧化,微弧层导电性处理,干燥。通过本工艺处理后,可以使镁合金轮毂微弧层表面生成均匀的导电膜层,该导电膜层质量轻、柔韧性好、可以大面积成膜,导电性优良,使镁合金轮毂电阻由70MΩ小降到10KΩ,耐化学腐蚀,耐磨损。所述微弧氧化电解液,包括氢氧化钾、铝酸钠、磷酸钠、氟化钾、添加剂,所述微弧层导电性处理液,包括植酸、酒石酸钠、YG‑10添加剂、三乙胺。通过本工艺处理后,不仅可以满足轮毂耐蚀性高,抗冲击性强的要求,同时对涂装,电泳,真空镀等后续表面处理工艺均有良好的支持,弥补了现有镁合金锻造轮毂表面处理工艺的不足。
Description
技术领域
本发明一种镁合金轮毂表面处理工艺,属于金属材料表面处理技术领域。
背景技术
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是:密度小,比强度高,比弹性模量大,散热好,消震性好,承受冲击载荷能力比铝合金大,耐有机物和碱的腐蚀性能好。镁合金主要应用于航天航空、电子及汽车等领域,为了提高镁合金器件的防腐能力、美化产品外观及满足某些特殊器件表面吸光性的要求,需要对镁合金表面进行处理。
随着节能减排的发展趋势,汽车轻量化发展成为必然。而轮毂作为汽车关键部件,越来越多的厂商开始寻求轮毂减重,镁合金轮毂应运而生。目前市场上对镁轮毂的表面处理工艺主要有:①通过钝化或磷化后做涂装②通过微弧氧化后涂装。然而采用①工艺虽然能做出美观时尚的镁轮毂,但其耐蚀性和耐冲击性均不能达到要求。采用②工艺,由于微弧氧化陶瓷膜的良好绝缘性,使得轮毂的后续表面涂装出现如上粉不均,涂层附着力差等缺陷,同时由于静电无法有效排除,可能导致粉末爆炸事故。因而在微弧氧化膜上构建导电层极为重要。目前在微弧层上构建导电层主要为化学镀镍以及真空镀铝等方式来实现。但化学镀镍溶液稳定性较差,维护调整难度大,成本高,不利于大量生产,且镀层脆性较大,容易断裂,不能满足轮毂的严苛要求。
发明内容
为了克服以上不足,本发明提供了一种镁合金轮毂表面处理工艺,由本工艺方法制得的镁合金轮毂表面耐蚀性好,耐冲击性佳,后续涂装均匀,附着力强。
本发明一种镁合金轮毂表面处理工艺,包括以下操作步骤:
第一步,脱脂,将镁合金轮毂放入脱脂液中,超声加热,保持温度为30-50℃,脱脂处理1-5分钟;
第二步,酸洗,脱脂后的镁合金轮毂浸入酸洗液中,室温下,超声1-2分钟;
第三步,中和,酸洗后的镁合金轮毂浸入中和液中,超声加热保持温度为30-50℃,1-2分钟后取出,用去离子水冲洗,烘干;
第四步,中和处理后的镁合金轮毂进行微弧氧化,将中和处理烘干后的镁合金工件置于微弧氧化电解液中,采用MAOⅡ型微弧氧化电源,以不锈钢为阴极, 5-45℃条件下,终止电压450-550V,电解处理20-30分钟;
所述微弧氧化电解液,包括氢氧化钾、铝酸钠、磷酸钠、氟化钾、己二酸胺添加剂,其中,氢氧化钾浓度为5-15g/L、铝酸钠浓度为3-8g/L、磷酸钠浓度为5-15g/L、氟化钾浓度为10-15g/L、己二酸胺添加剂浓度为1-2ml/L;
第五步,微弧氧化后的镁合金轮毂进行微弧层导电性处理,将导电处理液均匀喷涂到微弧层表面,随后120℃条件下,烘干30min;
所述微弧层导电性处理液pH值为6,包括:植酸、酒石酸钠、YG-10添加剂、三乙胺,其中,植酸浓度为3-8g/L、酒石酸钠浓度为5-10g/L、YG-10添加剂浓度为10-20g/L,采用三乙胺调节pH值;
所述YG-10添加剂浓度为10-20g/L,是指每升微弧层导电性处理液中,YG-10添加剂的质量为10-20g。
所述YG-10添加剂包括:苯胺、2,2联吡啶、氧化铈,其中,苯胺浓度为0.1g/L,2,2联吡啶浓度为0.1g/L,氧化铈浓度为0.01g/L,溶剂为去离子水。
所述脱脂液包括:氢氧化钠、碳酸钠、OP-10,其中氢氧化钠浓度为5-15g/L,碳酸钠浓度为3-8g/L,OP-10浓度为1ml/L。
所述酸洗液包括柠檬酸和乳酸,其中柠檬酸浓度为3-8g/L,乳酸浓度为8-12ml/L。
所述中和液pH值为12-14,包括:氢氧化钠、三聚磷酸钠、硝酸钠、焦磷酸钠,其中氢氧化钠浓度为5-15g/L,三聚磷酸钠浓度为15-25g/L,硝酸钠浓度为0.5-2g/L,焦磷酸钠浓度为5-8g/L。
以上所有电解质溶液均以去离子水为溶剂,所述浓度为单位体积溶液所含电解质的质量或体积。
本发明与现有技术相比的有益效果:
(1)通过本工艺处理后,可以使镁合金轮毂微弧层表面生成均匀的导电膜层,该导电膜层质量轻、柔韧性好、可以大面积成膜,导电性优良,经检测可使镁合金轮毂电阻由70MΩ小降到10KΩ,且耐化学腐蚀,耐磨损。不仅可以满足轮毂耐蚀性高,抗冲击性强的要求,同时对涂装,电泳,真空镀等后续表面处理工艺均有良好的支持,弥补了现有镁合金锻造轮毂表面处理工艺的不足。
(2)微弧氧化电解液中,铝酸钠的加入使得微弧氧化层微孔数目和大小减少,磷酸钠使得微弧氧化生成的膜层更厚,具有更高的黏附强度和附着力。氟化钾能够增加溶液的导电性降低微弧氧化过程的工作电压和最终电压,改变火花放电特性,降低陶瓷膜孔径和表面粗糙度,提高致密度和耐磨性。
(3)本发明以植酸为主要成分的微弧层导电性处理液体系是一种环境无害型处理液,原料来源广泛,可以满足工业化生产的推广需要。微弧层导电性处理液植酸的使用有益于导电层膜的形成,增加导电层膜的致密度和耐磨、耐蚀性,用酒石酸钠和YG-10添加剂,以增加微弧导电层的导电性,氧化铈的加入使膜层光滑、均匀、致密。
(4)经过浸泡实验表明,通过本工艺处理后的镁合金轮毂,导电涂层耐化学腐蚀性非常好,即使在酸性条件下依然有较好的耐腐蚀性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明,但是本发明的保护范围并不限于这些实施例,凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
本发明一种镁合金轮毂表面处理工艺,包括以下操作步骤:
第一步,脱脂,将镁合金轮毂放入脱脂液中,超声加热,保持温度为30-50℃,脱脂处理1-5分钟;
第二步,酸洗,脱脂后的镁合金轮毂浸入酸洗液中,室温下,超声1-2分钟;
第三步,中和,酸洗后的镁合金轮毂浸入中和液中,超声加热保持温度为30-50℃,1-2分钟后取出,用去离子水冲洗,烘干;
第四步,中和处理后的镁合金轮毂进行微弧氧化,将中和处理烘干后的镁合金工件置于微弧氧化电解液中,采用MAOⅡ型微弧氧化电源,以不锈钢为阴极, 5-45℃条件下,终止电压450-550V,电解处理20-30分钟;
所述微弧氧化,温度可以为5、10、15、20、25、30、35、40℃,终止电压可以为450、470、500、520、550V,电解处理时间可以为20、25、30分钟;
第五步,微弧氧化后的镁合金轮毂进行微弧层导电性处理,将导电处理液均匀喷涂到微弧层表面,随后120℃条件下,烘干30min;
所述脱脂液包括:氢氧化钠、碳酸钠、OP-10,其中氢氧化钠浓度为5-15g/L,碳酸钠浓度为3-8g/L,OP-10浓度为1ml/L。
所述酸洗液包括柠檬酸和乳酸,其中柠檬酸浓度为3-8g/L,乳酸浓度为8-12ml/L。
所述中和液pH值为12-14,包括:氢氧化钠、三聚磷酸钠、硝酸钠、焦磷酸钠,其中氢氧化钠浓度为5-15g/L,三聚磷酸钠浓度为15-25g/L,硝酸钠浓度为0.5-2g/L,焦磷酸钠浓度为5-8g/L。
实施例1
所述微弧氧化电解液,包括氢氧化钾、铝酸钠、磷酸钠、氟化钾、己二酸胺添加剂,其中,氢氧化钾浓度为10g/L、铝酸钠浓度为5g/L、磷酸钠浓度为10g/L、氟化钾浓度为12g/L、己二酸胺添加剂浓度为2ml/L;
微弧层导电性处理液,包括:植酸、酒石酸钠、YG-10添加剂、三乙胺,其中,植酸浓度为5g/L、酒石酸钠浓度为7.5g/L、YG-10添加剂浓度为15g/L,采用三乙胺调节pH值为6。
所述YG-10添加剂包括:苯胺、2,2联吡啶、氧化铈,其中,苯胺浓度为0.1g/L,2,2联吡啶浓度为0.1g/L,氧化铈浓度为0.01g/L。
实施例2
所述微弧氧化电解液,包括氢氧化钾、铝酸钠、磷酸钠、氟化钾、己二酸胺添加剂,其中,氢氧化钾浓度为5g/L、铝酸钠浓度为3g/L、磷酸钠浓度为5g/L、氟化钾浓度为10g/L、己二酸胺添加剂浓度为1ml/L;
微弧层导电性处理液,包括:植酸、酒石酸钠、YG-10添加剂、三乙胺,其中,植酸浓度为3g/L、酒石酸钠浓度为5g/L、YG-10添加剂浓度为10g/L,采用三乙胺调节pH值为6。
所述YG-10添加剂包括:苯胺、2,2联吡啶、氧化铈,其中,苯胺浓度为0.1g/L,2,2联吡啶浓度为0.1g/L,氧化铈浓度为0.01g/L。
实施例3
所述微弧氧化电解液,包括氢氧化钾、铝酸钠、磷酸钠、氟化钾、己二酸胺添加剂,其中,氢氧化钾浓度为15g/L、铝酸钠浓度为8g/L、磷酸钠浓度为15g/L、氟化钾浓度为15g/L、己二酸胺添加剂浓度为1.5ml/L;
微弧层导电性处理液,包括:植酸、酒石酸钠、YG-10添加剂、三乙胺,其中,植酸浓度为8g/L、酒石酸钠浓度为10g/L、YG-10添加剂浓度为20g/L,采用三乙胺调节pH值为6。
所述YG-10添加剂包括:苯胺、2,2联吡啶、氧化铈,其中,苯胺浓度为0.1g/L,2,2联吡啶浓度为0.1g/L,氧化铈浓度为0.01g/L。
实施例4
所述微弧氧化电解液,包括氢氧化钾、铝酸钠、磷酸钠、氟化钾、己二酸胺添加剂,其中,氢氧化钾浓度为7g/L、铝酸钠浓度为4g/L、磷酸钠浓度为8g/L、氟化钾浓度为12g/L、己二酸胺添加剂浓度为2ml/L;
微弧层导电性处理液,包括:植酸、酒石酸钠、YG-10添加剂、三乙胺,其中,植酸浓度为4g/L、酒石酸钠浓度为6g/L、YG-10添加剂浓度为13g/L,采用三乙胺调节pH值为6。
所述YG-10添加剂包括:苯胺、2,2联吡啶、氧化铈,其中,苯胺浓度为0.1g/L,2,2联吡啶浓度为0.1g/L,氧化铈浓度为0.01g/L。
实施例5
所述微弧氧化电解液,包括氢氧化钾、铝酸钠、磷酸钠、氟化钾、己二酸胺添加剂,其中,氢氧化钾浓度为12g/L、铝酸钠浓度为6g/L、磷酸钠浓度为12g/L、氟化钾浓度为13g/L、己二酸胺添加剂浓度为1ml/L;
微弧层导电性处理液,包括:植酸、酒石酸钠、YG-10添加剂、三乙胺,其中,植酸浓度为6g/L、酒石酸钠浓度为8g/L、YG-10添加剂浓度为17g/L,采用三乙胺调节pH值为6。
所述YG-10添加剂包括:苯胺、2,2联吡啶、氧化铈,其中,苯胺浓度为0.1g/L,2,2联吡啶浓度为0.1g/L,氧化铈浓度为0.01g/L。
通过本工艺处理后,可以使镁合金轮毂微弧层表面生成均匀的导电膜层,该导电膜层质量轻、柔韧性好、可以大面积成膜,导电性优良,使镁合金轮毂电阻由70MΩ小降到10KΩ,耐化学腐蚀,耐磨损。
微弧氧化电解液中铝酸钠的加入使得微弧氧化层微孔数目和大小减少,磷酸钠使得微弧氧化生成的膜层更厚,具有更高的黏附强度和附着力。氟化钾能够增加溶液的导电性降低微弧氧化过程的工作电压和最终电压,改变火花放电特性,降低陶瓷膜孔径和表面粗糙度,提高致密度和耐磨性。
本发明以植酸为主要成分的微弧层导电性处理液体系是一种环境无害型处理液,原料来源广泛,可以满足工业化生产的推广需要。微弧层导电性处理液植酸的使用有益于导电层膜的形成,增加导电层膜的致密度和耐磨、耐蚀性,用酒石酸钠和YG-10添加剂,以增加微弧导电层的导电性,氧化铈的加入使膜层光滑、均匀、致密。
经过浸泡实验表明,通过本工艺处理后的镁合金轮毂,导电涂层耐化学腐蚀性非常好,即使在酸性条件下依然有较好的耐腐蚀性。
本发明不会限制于本文所示的实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽范围。
Claims (2)
1.一种镁合金轮毂表面处理工艺,其特征在于,包括以下操作步骤:
第一步,脱脂,将镁合金轮毂放入脱脂液中,超声加热,保持温度为30-50℃,脱脂处理1-5分钟;
所述脱脂液包括:氢氧化钠、碳酸钠、OP-10,其中氢氧化钠浓度为5-15g/L,碳酸钠浓度为3-8g/L,OP-10浓度为1ml/L;
第二步,酸洗,脱脂后的镁合金轮毂浸入酸洗液中,室温下,超声1-2分钟;
所述酸洗液包括柠檬酸和乳酸,其中柠檬酸浓度为3-8g/L,乳酸浓度为8-12ml/L;
第三步,中和,酸洗后的镁合金轮毂浸入中和液中,超声加热保持温度为30-50℃,1-2分钟后取出,用去离子水冲洗,烘干;
所述中和液pH值为12-14,包括:氢氧化钠、三聚磷酸钠、硝酸钠、焦磷酸钠,其中氢氧化钠浓度为5-15g/L,三聚磷酸钠浓度为15-25g/L,硝酸钠浓度为0.5-2g/L,焦磷酸钠浓度为5-8g/L;
第四步,中和处理后的镁合金轮毂进行微弧氧化,将中和处理烘干后的镁合金工件置于微弧氧化电解液中,采用MAOⅡ型微弧氧化电源,以不锈钢为阴极, 5-45℃条件下,终止电压450-550V,电解处理20-30分钟;
所述微弧氧化电解液,包括氢氧化钾、铝酸钠、磷酸钠、氟化钾、己二酸胺添加剂,其中,氢氧化钾浓度为5-15g/L、铝酸钠浓度为3-8g/L、磷酸钠浓度为5-15g/L、氟化钾浓度为10-15g/L、己二酸胺添加剂浓度为1-2ml/L;
第五步,微弧氧化后的镁合金轮毂进行微弧层导电性处理,将导电处理液均匀喷涂到微弧层表面,随后120℃条件下,烘干30min;
所述微弧层导电性处理液pH值为6,包括:植酸、酒石酸钠、YG-10添加剂、三乙胺,其中,植酸浓度为3-8g/L、酒石酸钠浓度为5-10g/L、YG-10添加剂浓度为10-20g/L,采用三乙胺调节pH值;
所述YG-10添加剂包括:苯胺、2,2联吡啶、氧化铈,其中,苯胺浓度为0.1g/L,2,2联吡啶浓度为0.1g/L,硝酸铈浓度为0.01g/L,溶剂为去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金轮毂表面处理工艺,其特征在于,所述脱脂液、酸洗液、中和液、微弧氧化电解液、微弧层导电性处理液和YG-10添加剂均以去离子水为溶剂,所述浓度为单位体积溶液所含电解质的质量或体积。
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