CN116145125A - 一种镁合金材料的表面高亮处理方法及其产品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种镁合金材料的表面高亮处理方法,包括以下步骤:对镁合金材料表面进行CNC高光处理,并对高光处理后的位置进行抛光,形成金属镜面效果;对抛光后的材料进行脱蜡处理;采用透明化学转化工艺在高光处理的位置形成透明转化膜,得到具有高亮金属质感的镁合金材料。本发明针对镁合金材料的易氧化腐蚀特点,开发了特殊的表面高亮处理方法,其中包括特殊的抛光、脱蜡处理工艺以及透明化学转化工艺,可以得到局部具有高亮金属质感的镁合金材料,该工艺可拓展至镁合金壳体及其他需要进行局部高光处理的位置。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域,尤其涉及一种镁合金材料的表面高亮处理方法及其产品。
背景技术
消费电子产品中的电脑、手机以及智能物联设备正在变得越来越小、越来越轻薄,但强度与散热性能依旧有较高要求,镁合金材料目前作为最轻的金属材料正在得到快速的发展与应用。
虽然镁合金具有低密度高强度的特点,但其耐蚀性较差,在产品的应用中需要经过重防腐处理从而避免由于材料在使用中发生的腐蚀而造成的损失。目前的喷漆工艺由于厚度限制造成了缺失材料应有的金属质感,大大限制了其在3C电子产品中的应用。
为了突破镁合金表面的品质提升,各表面处理厂家纷纷尝试通过调整漆膜的填料与添加剂来进行创新,例如H公司的微绒质感漆,由于素材与涂料的限制,所达到的效果非常有限。而且,由于镁合金的高活泼化学特性,对其进行的表面处理都或多或少会造成金属表面形成不透明的膜层,最终呈现的效果都无法发挥其高金属光泽的特点。如何解决高金属光泽,体现镁合金的金属特质一直是材料与表面处理业界的工艺难题。
发明内容
有鉴于此,本发明要解决的技术问题在于提供一种镁合金材料的表面高亮处理方法及其产品,提升镁合金材料抗腐蚀性能的同时,获得高金属光泽外观效果。
为达到上述目的,本发明提供了一种镁合金材料的表面高亮处理方法,包括以下步骤:
对镁合金材料表面进行CNC高光处理,并对高光处理后的位置进行抛光,形成金属镜面效果;
对抛光后的材料进行脱蜡处理;
采用透明化学转化工艺在高光处理的位置形成透明转化膜,得到具有高亮金属质感的镁合金材料。
为了体现镁合金作为轻合金的金属特质,同时提升整体防护能力使该材料可应用于3C电子产品,本发明从材料与表面处理两个方面同时着手,一方面提升了材料本身的抗腐蚀性能,另一方面针对镁合金笔记本壳体的特性获得了局部高金属光泽外观。
本发明可以对镁合金基材直接进行表面的CNC高光处理,也可以先对镁合金基材进行表面预处理。
上述预处理可以包括本领域技术人员熟知的镁合金基材表面的预处理方式,包括但不限于CNC铣切或冲压、喷砂、化学转化或微弧氧化等处理。上述预处理的顺序没有先后之分。
在本发明的一些具体实施例中,镁合金基材经过以下预处理:
镁合金挤压板材或冲压板材经过CNC铣切或冲压,加工得到所需的外观材料,包括但不限于笔记本壳体材料等。
对镁合金基材表面进行喷砂处理,形成具有多反射面的金属质感表面。
本发明采用锆砂进行喷砂处理,一般采用150~180#锆砂进行喷砂处理。
本发明还可以在喷砂前对材料进行研磨,以进一步获得更为光亮的金属质感表面。
然后采用化学转化工艺或微弧氧化工艺对镁合金材料进行预处理,可有效清除材料表面的氧化膜,在表面形成保护层,然后通过电泳或喷涂工艺形成漆层。
上述化学转化工艺采用的化学转化液可以为钙系化学转化处理液。
在本发明的一些具体实施例中,上述化学转化工艺采用的化学转化液包括:γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙醇溶液和柠檬酸。其中,γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的质量含量为15~20g/L;乙醇溶液为95%乙醇溶液;乙醇溶液的质量含量为5g/L;柠檬酸的质量含量为5~10g/L。
在本发明的一些具体实施例中,上述微弧氧化工艺采用的电解液组分包括:K2SiO35~10g/L,NaF 0.5~1g/L。所述电解液的pH值优选为10~11;上述微弧氧化工艺的温度优选为20~35℃;阴极材料优选为不锈钢板;电压优选为450V,电解的时间优选为5~10min。
上述电泳或喷涂的工艺可以为本领域技术人员熟知的常规电泳或喷涂。
在本发明的一些具体实施例中,上述电泳工艺具体为:
采用阳极电泳涂料,优选参数为:温度25±1℃,电压20~100V可调,时间30s~120s,阴极SUS不锈钢,电极比阳极/阴极=2/1~1/1,极间距15~20cm,搅拌方式:泵或用过滤机循环搅拌。厚度:15~20um。干燥:80-95℃10分钟,固化:170-180℃30分钟。在一些具体实施例中,所述阳极电泳涂料为丙烯酸涂料。
然后在形成的保护层表面进行所需种类漆的喷涂、烘烤、固化等操作。
在本发明的一些具体实施例中,上述喷涂工艺具体为:
素材—IPA擦拭—喷涂底漆—55-65℃,30-40min烘烤—打磨—喷涂色漆—65-70℃,30-40min烘烤—打磨—喷涂面漆—55-65℃,30-40min烘烤—下线。
然后对上述得到的镁合金材料表面进行CNC高光处理,并对高光处理后的位置进行抛光,形成金属镜面效果。
本发明根据设计的局部高亮需求,对特定部位进行CNC高光铣切,初步达到所需的平整度与光亮度。然后采用精密抛光方法对CNC铣切位置进行抛光,获得金属镜面效果。
本发明所述抛光采用的抛光液添加有纳米级二氧化硅。所述纳米级二氧化硅的添加比例优选为1wt%~3wt%。纳米级二氧化硅的添加可以进一步改善表面的平整度并提高材料表面抛光的光亮度。
在一些具体实施例中,所述抛光采用的抛光液还添加有季铵盐类缓蚀剂。所述季铵盐类缓蚀剂包括但不限于咪唑啉季铵盐、吡啶季铵盐等。所述季铵盐类缓蚀剂在抛光液中的质量含量优选为1wt%~3wt%。由于镁合金易氧化且耐蚀性差,市售的脱蜡处理剂在生产加工过程中对高亮的镁合金表面会造成腐蚀发白或者出现白点,形成腐蚀点,针对抛光液,本发明进行了改性处理,在其中添加了对镁合金具有缓释效果的季铵盐类缓蚀剂,可在抛光过程中对磨削露出的新鲜表面起到保护作用,并在抛光后在镁合金表面吸附一层分子膜,起到对后加工转移过程中的防护作用。
在本发明的一些具体实施例中,所述抛光包括第一次抛光、第二次抛光和第三次抛光;第一次抛光采用的抛光液添加有粒径9μm的金刚石;第二次抛光采用的抛光液添加有粒径3μm的金刚石;第三次抛光采用的抛光液添加有纳米级二氧化硅。可选的,所述粒径9μm的金刚石的添加比例为1wt%~3wt%;所述粒径3μm的金刚石的添加比例为1wt%~3wt%;所述纳米级二氧化硅的添加比例优选为1wt%~3wt%。可选的,第三次抛光采用的抛光液还添加有季铵盐类缓蚀剂。所述季铵盐类缓蚀剂选自咪唑啉季铵盐、吡啶季铵盐类缓蚀剂的一种或两种混合;所述季铵盐类缓蚀剂包括但不限于咪唑啉季铵盐、吡啶季铵盐类缓蚀剂等。所述季铵盐类缓蚀剂在抛光液中的质量含量优选为1wt%~3wt%。本发明通过上述特定的3次抛光,极大限度的提高了镁合金材料表面的金属镜面效果,避免了镁合金在抛光后出现氧化现象。
为确保抛光后形成的镜面效果能够保持到产品的最终形态,本发明在抛光后继续采用特殊的除蜡工艺对材料表面进行清洗,形成具有良好保护性能的高亮金属外观清洁表面。
本发明针对镁合金特性对除蜡剂的组成进行了优化,开发了一款可适用于镁合金抛光表面的除蜡剂,本发明所述脱蜡处理采用的除蜡剂包括:十二烷基磺基甜菜碱、椰油酰胺丙基氧化胺磷酸、油酸二乙醇酰胺和缓蚀剂。优选的,所述除蜡剂还包括十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱。所述除蜡剂用于在脱蜡过程中防止对镁合金材料造成腐蚀。
本发明采用的脱蜡剂中,十二烷基磺基甜菜碱的质量含量优选为45~65g/L;十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的质量含量优选为10~20g/L;椰油酰胺丙基氧化胺磷酸的质量含量优选为5~10g/L;油酸二乙醇酰胺的质量含量优选为5~10g/L;缓蚀剂的质量含量优选为1~2g/L。所述缓蚀剂优选为巯基苯并噻唑和/或木质素磺酸钠。所述脱蜡剂的溶剂可以为水。
所述脱蜡处理的温度优选为65~80℃,时间优选为60~90S。
脱蜡后采用透明化学转化工艺在高光处理的位置形成透明转化膜。最后采用电泳或喷涂工艺在透明转化膜表面形成透明烤漆层,得到具有高亮金属质感的镁合金材料。
所述透明化学转化工艺采用的化学转化液包括:γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙醇溶液和柠檬酸。
其中,所述γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的质量含量优选为15~20g/L;所述乙醇溶液优选为95%乙醇溶液;所述乙醇溶液的质量含量优选为5~8g/L;所述柠檬酸的质量含量优选为5~10g/L。所述化学转化液的pH值优选为7~9。本发明进行化学转化的温度优选为常温,时间优选为60~90S。
在镁合金处理中,为在金属表面形成化学转化膜,市售常规的化学处理液因为偏酸性或碱性,在材料表面同镁合金材料反应形成氧化膜和沉淀膜,一旦溶液同镁反应,或者形成氧化膜或者沉淀膜,都会让材料表面失光或者出现不同程度的腐蚀,作为外观效果的金属光泽随之消失。
为保持镁合金材料的金属光泽至最后外观,根据材料特点,本发明采用特定的透明化学转化液,该化学转化液通过组分调整,在镁合金材料表面形成厚度1~2μm的透明有机薄膜,其对镁合金材料无腐蚀,可以避免化学转化液与镁合金材料发生反应或在镁合金材料表面形成氧化膜或沉淀膜,形成的透明转化膜可以作为保护层和电泳打底层,起到保护镁合金材料以及连接镁合金材料与透明转化膜表面的烤漆层的作用,用以提升镁合金材料与透明转化膜表面的电泳漆或烤漆层的结合力。
本发明在形成透明转化膜后,可以对该位置采用透明或彩色阳极电泳或喷涂形成具有一定透明效果的烤漆,也可以全工件喷涂透明烤漆,保持材料的高亮金属特点。上述透明烤漆层的厚度优选为10~20μm,作为有机保护漆膜可有效对材料进行防护。
本发明还提供了一种具有高亮外观的镁合金电子产品外壳,通过上述处理方法制备得到。
具体的,本发明提供了一种具有高亮外观的镁合金笔记本电脑壳体,同时实现了笔记本壳体整体防护与局部金属高亮质感。在一些实施例中,所述壳体为笔记本壳体C壳。
本发明还提供了一种电子装置,所述电子装置包括具有金属镜面效果的镁合金壳体,所述镁合金壳体通过上述处理方法制备得到。
上述具有金属镜面效果的镁合金壳体包括镁合金基材和表面的烤漆层,所述镁合金基材和烤漆层之间设置有对镁合金无腐蚀的透明有机薄膜层。
上述镁合金基材指最底层的镁合金材料。
与现有技术相比,本发明提供了一种镁合金材料的表面高亮处理方法,包括以下步骤:对镁合金材料表面进行CNC高光处理,并对高光处理后的位置进行抛光,形成金属镜面效果;对抛光后的材料进行脱蜡处理;采用透明化学转化工艺在高光处理的位置形成透明转化膜,得到具有高亮金属质感的镁合金材料。
本发明针对镁合金材料的易氧化腐蚀特点,开发了特殊的表面高亮处理方法,其中包括特殊的抛光、脱蜡处理工艺以及透明化学转化工艺,可以得到局部具有高亮金属质感的镁合金材料,该工艺可拓展至镁合金壳体及其他需要进行局部高光处理的位置。
附图说明
图1为本发明提供的镁合金材料的表面高亮处理方法的工艺流程图;
图2为本发明实施例1制备的镁合金壳体的外观示意图;
图3为本发明对比例1制备的镁合金壳体的外观示意图;
图4为本发明对比例2制备的镁合金壳体的外观示意图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明,下面结合实施例对本发明提供的镁合金材料的表面高亮处理方法进行详细描述。
实施例1
1喷砂
喷砂压力:3-5Mpa
喷砂时间:2-3min
砂号:180#
采用石英砂对镁合金壳体进行喷砂处理,得到表面均匀的喷砂表面。
2化学转化
采用钙系化学转化处理液对经过喷砂的镁合金壳体进行处理,可有效清除材料表面的氧化膜,得到浅灰色表面处理膜层。
3阳极电泳
采用市售阳极电泳液在经过化学转化处理的镁合金机壳表面得到具有相当防护能力的阳极电泳漆膜,可实现对镁合金材料的良好防护。
4局部CNC高光处理
为实现材料的金属质感与特点,采用CNC数控中心对机壳侧壁或者其他区域进行高速CNC精细加工,裸露出金属底材,并呈现较好的平整与光泽。
5抛光
采用布轮材质抛光轮,第一次抛光采用的抛光液添加有粒径9μm的金刚石;第二次抛光采用的抛光液添加有粒径3μm的金刚石;第三次抛光采用的抛光液添加有纳米级二氧化硅。所述粒径9μm的金刚石的添加比例为1wt%;所述粒径3μm的金刚石的添加比例为1.5wt%;所述纳米级二氧化硅的添加比例为2wt%。第三次抛光采用的抛光液还添加有咪唑啉季铵盐1wt%。
6除蜡:工件经抛光后首先进行除蜡清洗。
脱蜡剂组成:
十二烷基磺基甜菜碱50g/L
十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱10g/L
椰油酰胺丙基氧化胺磷酸:5g/L
油酸二乙醇酰胺5g/L
缓蚀剂(木质素磺酸钠)1g/L
其余为纯水
将上述组成的脱蜡剂用纯水配制成5%~10%的除蜡溶液并在下述工艺条件下进行处理。
工艺条件:
温度 65℃
时间 75S
7透明化学转化经除蜡清洗后的工件经压缩空气吹干后进行透明化学转化工艺处理,在高光处理的位置形成透明转化膜。
化学转化液组成:
γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷15g/L
95%乙醇溶液 5g/L
柠檬酸 5g/L
采用化学转化液在下述工艺条件下进行处理:
pH值 7~9
温度: 25~30℃
时间: 60s
处理: 浸泡或喷淋
烘烤温度:90℃
经过处理后得到透明的化学转化膜后,进行后续的电泳处理或喷漆处理以对处理的工件提供足够的防护性能。
8电泳处理
采用透明阳极电泳,工件作为阳极进行涂装,可在经透明化学转化膜表面沉积一层阳极电泳层,对高光位置进行防护。
实施例2
1喷砂
喷砂压力:4.5Mpa
喷砂时间:2.5min
砂号:180#
采用石英砂对镁合金壳体进行喷砂处理,得到表面均匀的喷砂表面。
2微弧氧化
采用市售微弧氧化液,电压450V,时间10min,温度20℃,作为阳极对经过喷砂的镁合金壳体进行处理,可有效清除材料表面的氧化膜,得到灰白色陶瓷氧化膜层。
3阳极电泳
采用市售阳极电泳液在经过微弧氧化处理的镁合金机壳表面得到具有相当防护能力的阳极电泳漆膜,可实现对镁合金材料的良好防护。
4局部CNC高光处理
为实现材料的金属质感与特点,采用CNC数控中心对机壳侧壁或者其他区域进行高速CNC精细加工,裸露出金属底材,并呈现较好的平整与光泽。
5抛光
采用布轮材质抛光轮,第一次抛光采用的抛光液添加有粒径9μm的金刚石;第二次抛光采用的抛光液添加有粒径3μm的金刚石;第三次抛光采用的抛光液添加有纳米级二氧化硅。所述粒径9μm的金刚石的添加比例为1.5wt%;所述粒径3μm的金刚石的添加比例为2wt%;所述纳米级二氧化硅的添加比例为1.5wt%。第三次抛光采用的抛光液还添加有咪唑啉季铵盐1.5wt%。
6除蜡:工件经抛光后首先进行除蜡清洗。
脱蜡剂组成:
十二烷基磺基甜菜碱60g/L
椰油酰胺丙基氧化胺磷酸:10g/L
油酸二乙醇酰胺6.5g/L
缓蚀剂(木质素磺酸钠)1.5g/L
其余为纯水
将上述组成的脱蜡剂用纯水配制成5%~10%的除蜡溶液并在下述工艺条件下进行处理。
工艺条件:
温度 70℃
时间 90S
7透明化学转化经除蜡清洗后的工件经压缩空气吹干后进行透明化学转化工艺处理,在高光处理的位置形成透明转化膜。
化学转化液组成:
γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷17g/L
95%乙醇溶液 8g/L
柠檬酸 6g/L
采用化学转化液在下述工艺条件下进行处理:
pH值 7~9
温度: 25~30℃
时间: 70s
处理: 浸泡或喷淋
烘烤温度:90℃
经过处理后得到透明的化学转化膜后,进行后续的电泳处理或喷漆处理以对处理的工件提供足够的防护性能。
8喷涂
采用透明油漆对经CNC处理区域或全域进行喷涂,可在经透明化学转化膜表面喷涂一层透明涂层并进行固化,以得到局部具有金属光泽的镁合金壳体。
实施例3
1喷砂
喷砂压力:5Mpa
喷砂时间:3min
砂号:160#
采用石英砂对镁合金壳体进行喷砂处理,得到表面均匀的喷砂表面。
2微弧氧化
采用市售微弧氧化液,电压550V,时间10min,温度20℃,作为阳极对经过喷砂的镁合金壳体进行处理,可有效清除材料表面的氧化膜,得到灰白色陶瓷氧化膜层。
3油漆喷涂
采用三层油漆对过微弧氧化处理的镁合金机壳进行全面积喷涂,可实现对镁合金材料的良好防护。
4局部CNC高光处理
为实现材料的金属质感与特点,采用CNC数控中心对机壳侧壁或者其他区域进行高速CNC精细加工,裸露出金属底材,并呈现较好的平整与光泽。
5抛光
采用布轮材质抛光轮,第一次抛光采用的抛光液添加有粒径9μm的金刚石;第二次抛光采用的抛光液添加有粒径3μm的金刚石;第三次抛光采用的抛光液添加有纳米级二氧化硅。所述粒径9μm的金刚石的添加比例为1.5wt%;所述粒径3μm的金刚石的添加比例为2wt%;所述纳米级二氧化硅的添加比例为1.5wt%。第三次抛光采用的抛光液还添加有吡啶季铵盐3wt%。
6除蜡:工件经抛光后首先进行除蜡清洗。
脱蜡剂组成:
十二烷基磺基甜菜碱65g/L
椰油酰胺丙基氧化胺磷酸:7.5g/L
油酸二乙醇酰胺8g/L
缓蚀剂(巯基苯并噻唑)1.5g/L
其余为纯水
将上述组成的脱蜡剂用纯水配制成5%~10%的除蜡溶液并在下述工艺条件下进行处理。
工艺条件:
温度 75℃
时间 60S
7透明化学转化经除蜡清洗后的工件经压缩空气吹干后进行透明化学转化工艺处理,在高光处理的位置形成透明转化膜。
化学转化液组成:
γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷20g/L
95%乙醇溶液 6.5g/L
柠檬酸 7.5g/L
采用化学转化液在下述工艺条件下进行处理:
pH值 7~9
温度: 25~30℃
时间: 90s
处理: 浸泡或喷淋
烘烤温度:90℃
经过处理后得到透明的化学转化膜后,进行后续的电泳处理或喷漆处理以对处理的工件提供足够的防护性能。
8透明电泳
通过采用未加颜料的阳极电泳漆或添加5%浓度以下的阳极电泳漆进行电泳处理,可在经CNC处理并在经透明化学转化膜表面沉积一层透明涂层并进行固化,以得到局部具有金属光泽的镁合金壳体。
对比例1
市面现售除蜡剂的成分多由OP-10、十二烷基磺酸钠等构成,pH约为10-11,对镁合金材料造成腐蚀,造成抛光材料表面严重失光。
采用市售除蜡剂对镁合金材料进行除蜡,其余步骤同实施例1,得到的材料表面见图3,可以看出,材料表面有多个腐蚀点,如图中1、2、3标注。
对比例2
采用市售化学转化液对材料进行透明化学转化,其余步骤同实施例1,得到的材料表面见图4,可以看出,材料表面为不透明膜,未形成透明高亮外观。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,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,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种镁合金材料的表面高亮处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
对镁合金材料表面进行CNC高光处理,并对高光处理后的位置进行抛光,形成金属镜面效果;
对抛光后的材料进行脱蜡处理;
采用透明化学转化工艺在高光处理的位置形成透明转化膜,得到具有高亮金属质感的镁合金材料。
2.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述脱蜡处理采用的除蜡剂包括:十二烷基磺基甜菜碱、十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱、椰油酰胺丙基氧化胺磷酸、油酸二乙醇酰胺和缓蚀剂,所述除蜡剂用于在脱蜡过程中防止对镁合金材料造成腐蚀。
3.根据权利要求2所述的处理方法,其特征在于,所述十二烷基磺基甜菜碱的质量含量为45~65g/L;
所述十四烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的质量含量为10~20g/L;
所述椰油酰胺丙基氧化胺磷酸的质量含量为5~10g/L;
所述油酸二乙醇酰胺的质量含量为5~10g/L;
所述缓蚀剂选自巯基苯并噻唑和/或木质素磺酸钠;
所述缓蚀剂的质量含量为1~2g/L。
4.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述透明化学转化工艺采用的化学转化液包括:γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、乙醇溶液和柠檬酸。
5.根据权利要求4所述的处理方法,其特征在于,所述γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的质量含量为15~20g/L;
所述乙醇溶液为95%乙醇溶液;
所述乙醇溶液的质量含量为5g/L;
所述柠檬酸的质量含量为5~10g/L。
6.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述抛光采用的抛光液添加有纳米级二氧化硅。
7.根据权利要求6所述的处理方法,其特征在于,所述抛光采用的抛光液还添加有季铵盐类缓蚀剂。
8.根据权利要求7所述的处理方法,其特征在于,所述季铵盐类缓蚀剂的质量含量为1wt%~3wt%。
9.一种具有高亮外观的镁合金电子产品外壳,通过权利要求1~8任一项所述的处理方法制备得到。
10.一种电子装置,包括具有金属镜面效果的镁合金壳体,所述镁合金壳体通过权利要求1~8任一项所述的处理方法制备得到。
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