CN1226459C - 一种镁合金表面化学清洗工艺方法及清洗液 - Google Patents

Abstract

本发明提供了在镁合金(尤其是AZ91D等压铸件)表面防护处理中的一种化学清洗工艺方法及化学清洗溶液。本发明的化学清洗溶液是按一定配比组成的磷-硫酸酸洗水溶液和碱性清洗溶液。这种化学清洗的工艺方法，首先是将没有油污的清洁零件，在酸性溶液中浸泡一定时间后，进行水洗，再在碱性溶液中浸泡一定时间，经过水洗，即可达到处理目的。就是通过化学作用，清洗去掉金属表面的氧化、腐蚀产物、压铸脱模剂、表面的金属偏析、旧的化学转化膜等。可用作化学或电化学防护处理中的预处理，为后续工序提供一个清洁、新鲜的金属表面。这种工艺方法处理质量好，效率高，溶液稳定、便于操作。使用的溶液不含六价铬和氟化物，便于三废治理。适合在工业生产中应用。

Description

一种镁合金表面化学清洗工艺方法及清洗液

技术领域

本发明涉及一种镁合金表面化学清洗工艺方法及化学清洗液。特别是涉及对AZ91D等压铸件表面化学清洗的工艺方法及化学清洗溶液配方。

背景技术

镁在地球上有极其丰富的资源。镁的密度只有1.78g/cm³，为铝的2/3，钢的1/4。镁合金具有强度高、减震性、导热性、易于压铸成型、可直接回收等优点。除了在航空航天领域的应用外，是汽车“轻量化”最具有吸引力的结构材料之一。许多国家都在研制新型镁合金及研究压铸技术。在轿车上，例如驾驶盘、座椅架、变速箱部件等，在电脑外壳、手机部件上，有着广泛的应用前景。镁合金被称为二十一世纪的“绿色”工程材料。

镁是一种化学性质极其活泼的金属，镁及其合金具有极易产生腐蚀的特性。努力提高镁合金的表面防护能力，便成为扩大镁合金应用范围的支持技术之一。镁合金压铸件及锻、铸件需要表面防护处理，防止腐蚀。通常采用化学或电化学处理，在表面生成一层膜层，或用于工序间、库存及转运时防止腐蚀，或用作油漆等防护涂料的底层，或直接使用，或是通过化学镀或电镀在表面镀上金属防护层。

为了得到质量好的均匀防护膜层或结合良好的镀层，需要零件表面在除去油污后，进行化学清洗，去除表面的氧化、锈蚀产物，去除压铸脱模剂，去除表面的金属偏析(例如，含铝镁合金压铸件的表面有富铝的偏析区，不利于化学转化成膜。)，去掉喷砂或喷丸带来的有害污染物，去除旧的化学转化膜等，为化学或电化学成膜、化学镀或电镀提供一种新鲜、清洁的金属表面。

零件表面的清理，除了采用机械清理，例如抛光、打磨、喷砂、喷丸和有机溶剂除油之外，化学清洗主要采用碱清洗和采用酸清洗。

碱清洗，主要用于除去金属表面的油污。例如，对于AZ91D压铸件，碱清洗对镁合金表面的氧化、腐蚀产物、金属偏析、喷砂或喷丸等处理带来的有害污染物。碱清洗的清洗能力较弱，需要时间较长。随后还需要进氢氟酸或氟的酸式盐类溶液活化处理，效果不是太理想。

酸清洗的质量好坏，往往是后续处理工序成功的基础，必须选择清洗效果好的酸洗工艺方法。对于压铸件，经常使用含有铬酸、氢氟酸或硝酸的混合溶液、硝酸铁溶液清洗，还使用醋酸-硝酸溶液、硫酸溶液、磷酸溶液、硝酸溶液、或其他混和酸溶液进行清洗，清洗效果往往不太理想，在表面上有或多或少的灰膜，影响后续处理质量。而浓盐酸虽可清洗，但强烈的挥发性，难以用于工业生产，同时还存在氯离子的危害。

发明内容

本发明的目的，主要是为镁合金压铸件提供一种质量好、效率高的适合工业生产中应用的化学清洗工艺方法及化学清洗溶液。通过使用这种工艺方法及溶液对零件进行化学清洗时，能够去除法表面的氧化、腐蚀产物，去除压铸脱模剂，去除表面的金属偏析，去除喷砂或喷丸等处理带来的有害污染物，去除旧的氧化膜等，作为化学或电化学防护处理工艺中的预处理，为后续工序，提供一种新鲜、清洁的均匀金属表面。

本发明的技术解决方案是由以下步骤组成：

将表面除去油污的镁合金压铸件放进磷酸-硫酸酸洗溶液槽中进行浸泡，工作温度15℃至80℃，浸洗时间10秒至60秒；取出零件后可立即在一个空槽上方抖动零件1至2次，滴落回收酸洗液；再立即进行一次水洗，二次水洗，洗净零件表面，再放进碱性清洗溶液槽中进行浸泡，中和处理，工作温度15℃至90℃，浸洗时间60秒至300秒，再进行一次水洗，二次水洗，洗净零件表面完毕。

本发明的磷酸-硫酸酸洗溶液按体积百分比配方分别如下：

磷酸 H₃PO₄  纯度：工业级  20-60％

硫酸 H₂SO₄  纯度：工业级  5-60％

水               余量

本发明的碱性清洗(中和处理)溶液配方：

氢氧化钠  纯度：工业级  10-100g/L

磷酸钠    纯度：工业级  5-20g/L

自来水配制。

对镁合金零件进行化学清洗时，这种酸性清洗液，例如对AZ91D镁合金压铸件，有着良好的化学抛光作用，可在室温下使用，或者通过加温，例如在50℃，则效果更好。可以清洗掉镁合金压铸件(也可用于其它锻、铸件)表面的氧化、腐蚀产物、旧的化学转化膜、金属铝的表面偏析、脱模剂、吹砂以及喷丸带来的污染等。再经过在这种碱性清洗液中浸泡处理，可除去在酸性清洗液中的不溶性物质，还会同时中和处理掉金属表面的上的酸，有利于防止金属表面的腐蚀。

本发明的工艺方法应用范围及使用效果如下：

(1)使用本发明的工艺方法，可以作为镁合金表面化学或电化学防护理处理工艺(例如铬酸盐钝化或氟化处理、磷酸盐等化学转化膜处理、或阳极氧化、化学镀和电镀等工艺)中的一种预处理工序，为后续工序提供一个银白、光亮、新鲜、清洁的均匀金属表面。主要用于镁合金AZ91D等合金压铸件零件，也可用于镁合金的其他锻、铸件，作为化学或电化学防护处理中的预处理酸洗工序。

(2)AZ91D等耐蚀性高的镁合金压铸件进行处理后，迅速进行干燥处理，表面银白、光亮，在一定环境条件下，或可直接应用或涂清漆后应用。

(3)可以有效的除去零件压铸成型脱模剂，用于压铸件回收料在重新熔炼前的清洗，消除压铸脱模剂对熔炼镁合金合金的污染。

(4)对于有严格尺寸公差要求的零件，应注意这种磷酸-硫酸溶液对镁合金的去除作用，要严格控制酸洗时间。如果尺寸要求严格，公差小、则需要在机械加工之前进行酸洗工序。

(5)这种工艺方法使用的溶液不含铬酸(或Cr⁺⁶)氟氢酸(或氟的酸式盐)。在化学清洗中除了产生氢气之外，不产生其他有害气体。产生的漂洗废水及废液处理简单方便，不造成二次污染，便于三废治理。

(6)使用这种工艺，清洗镁合金表面，质量好、效率高、溶液稳定、便于操作，适合在工业生产中应用。

具体实施方式

以下举几个实施例，说明本发明的积极效果，但本发明并非仅限于此。

实施实例1：

将表面没有油污的AZ91D合金压铸件在H₃PO₄(工业级)55％、H₂SO₄(工业级)25％(体积百分比)的溶液中，在50℃，浸泡15秒，经两次水洗后，在NaOH50g/L、Na₃PO₄ 6g/L溶液中，室温下，浸泡3分钟，经水洗后，为银白色表面。清洗带有旧的化学转化膜的翻修零件，为银白色表面。

实施实例2：

将表面没有油污的AZ91D合金压铸件在H₃PO₄(工业级)30％、H₂SO₄(工业级)10％(体积百分比)的溶液中，在15℃，浸泡20秒，经两次水洗后，在NaOH 10g/L、Na₃PO₄ 10g/L溶液中，在50℃，浸泡5分钟，经水洗后，为银白色表面。清洗带有旧的化学转化膜的翻修零件，为银白色表面。

Claims (2)

1.镁合金表面化学清洗工艺方法，其特征是将已除去油污的镁合金压铸件放入磷酸-硫酸酸洗溶液槽中进行清洗，工作温度为15℃至80℃，浸洗时间10秒至60秒；取出零件后立即在一个空槽上方抖动零件1至2次，滴落回收酸洗液；立即进行一次水洗，二次水洗，洗净零件表面；再把零件放入碱性清洗溶液槽中清洗，中和处理，工作温度15℃至90℃，浸洗时间60秒至300秒；再进行一次水洗，二次水洗，洗净零件表面完毕；

酸洗溶液和碱洗溶液的配方分别如下：

(A)磷酸-硫酸酸洗溶液按体积百分比配方：

磷酸H₃PO₄  20-60％  纯度：工业级；

硫酸H₂SO₄  5-60％   纯度：工业级；

水                        余量；

(B)碱性清洗溶液配方：

氢氧化钠 NaOH   10-100g/L 纯度：工业级；

磷酸钠   Na₃PO 5-20g/L   纯度：工业级；

自来水配制。

2.镁合金表面化学清洗工艺方法所使用的清洗液，其特征在于，酸洗溶液和碱洗溶液的配方分别如下：

(A)磷酸-硫酸酸洗溶液按体积百分比配方：

磷酸H₃PO₄   20-60％   纯度：工业级；

硫酸H₂SO₄   5-60％    纯度：工业级；

水                          余量；

(B)碱性清洗溶液配方：

氢氧化钠NaOH   10-100g/L 纯度：工业级；

磷酸钠  NaPO₄  5-20g/L   纯度：工业级；

自来水配制。