CN1234455A - 镁合金构件及其应用 - Google Patents

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Abstract

通过使用耐腐蚀镀层的化学转化处理溶液可以制成镀有对环境无害的耐腐蚀镀层的镁合金构件,上述的化学转化处理溶液含有0.05—1M选自钼、钨和钒的重金属的含氧酸化合物,且用硫酸或硝酸将该溶液的pH调节到2—6。其制造方法是使较好含2—10%铝的镁合金表面与上述溶液接触,形成特殊的氧化膜,如有必要可在该氧化膜上再形成含氟有机膜。制成的镁合金构件可用于电动鼓风机、笔记本个人计算机、各种家用电器等。

Description

镁合金构件及其应用
本发明涉及在镁合金上形成新颖耐腐蚀镀层的方法、它的构件以及使用有这样耐腐蚀性镀层的材料的家用电器、音响系统等。本发明特别涉及经对环境无害的化学转化处理产生的具有良好耐腐蚀性的镁合金构件、它的用途、化学转化处理溶液和耐腐蚀镀层的镀覆方法。
在实用金属材料中，镁合金材料具有最轻的重量，而且也有大的比强度和良好的可浇铸性，因此希望它们更广泛用于家用电器、音响系统、飞机、汽车等的箱体、结构体和各种部件。特别是含铝的AZ91D(Al:8.3-9.7％重量)和AM60B(Al:5.5-6.5％重量)在型铸法和触变模塑法中具有良好的流动性，因此，它是最适用的合金。
然而，镁在实用金属材料中具有最低的标准电极势，当与其它金属接触时，很容易被腐蚀掉，从而在酸性水溶液、中性溶液或氯化物溶液中耐腐蚀性很差。因此，为了用于耐腐蚀场合(如需要保持良好外观的场合)，其先决条件是进行防腐处理。镀层是最常用的防腐手段，但难以把镀层镀覆到本身具有这种缺陷的镁合金材料上形成镀膜，即使形成镀膜，其粘附性也很差。有时，在镀膜下也会发生腐蚀，因此，一般在镀覆之前需要进行某些底材表面处理。
底材表面处理技术例如包括通过化学转化处理或用铬酸盐和高锰酸盐之类的重金属含氧酸盐或磷酸盐作阳极化处理形成金属氧化物膜或微溶性盐膜的底材表面处理，从而改善镀膜的耐腐蚀性和粘附性。
在常见的涂布操作中，也使用含铅化合物、锌粉及其化合物、铬酸盐等耐腐蚀颜料的油漆和合成树脂涂料。
在镁合金上形成耐腐蚀膜的方法揭示在JP-A-9-176894和JP-A-9-228062。
然而从环境保护的角度来看，用铬酸盐、高锰酸盐之类的特定化合物进行表面处理会引起各种问题，如废水污染问题和操作者皮肤过敏问题。部分由于目前的严格法规，现在越来越少使用这种技术。磷酸盐也或多或少对环境也是有害的，而且所形成的磷酸盐膜的耐腐蚀性是不能令人满意。目前，这些底材表面处理的替代方法正在开发之中，但仍有耐腐蚀性等方面的问题。
从涂布技术来看，所含的用作防腐颜料的铅化合物或铬酸盐也有环境保护方面的问题。另外，可能由于腐蚀产生的氧气或水在膜之下的扩散或膜缺陷引起的腐蚀有时也是一个问题。
在上述JP-A-9-176894中揭示的发明涉及电解处理。阳极化处理需要高压电源。而且也难以获得完全均匀的镀膜。在上述JP-A-9-228062中揭示的发明中，使用有机金属进行处理是高度活性的，因此同样难以获得完全均匀的镀膜。
本发明的一个目的是提供镁合金构件及其应用、用于化学转化处理的溶液及其方法。上述构件具有用对环境无害的水溶液制得的化学转化膜。这种膜具有良好的耐腐蚀性。
本发明的另一个目的是在化学转化膜上形成超防水膜。
本发明提供一种镁合金构件。这种构件包括镁合金及镁合金上形成的氧化膜，它含有15-35％原子的镁和5-20％原子的钼，如有必要，和30％原子或更少的铝或含金属铝的氧化膜。
本发明也提供一种镁合金构件。这种构件包括镁合金和镁合金上形成的惰性氧化膜。这种氧化膜在1M-Na2SO4和0.01M-Na2B4O7(pH9.18)中的腐蚀电位为-1500毫伏或更高。
本发明还提供一种镁合金构件。这种构件包括镁合金和镁合金上形成的上述氧化膜或上述惰性氧化膜、以及氧化膜上形成的含氟超防水有机膜。
本发明还提供上述镁合金构件作为电动鼓风机中叶轮、个人计算机的壳体、摄像机的壳体、各种电动工具的壳体、手提电话的壳体、电视机壳体、汽车板材部件等的应用。
本发明也提供用于耐腐蚀镀层化学转化处理的溶液。该溶液含有0.05-1M(按重金属原子计)包含至少一种选自钼、钨和钒的重金属原子的重金属含氧酸化合物，且用硫酸或硝酸将该溶液的pH调节到2-6。
本发明还提供制造镁合金构件的方法，该方法包括使镁合金与含至少一种选自钼、钨和钒的重金属的重金属含氧酸化合物的酸性水溶液接触，从而在镁合金表面上形成氧化膜。
图1是本发明化学转化膜在AES深度方向上组分分布图。
图2是本发明化学转化膜在AES深度方向上组分分布图。
图3是本发明化学转化膜和对比膜在0.01M Na2B4O7(pH=9.18)中腐蚀电位随时间变化的图。
图4是本发明化学转化膜和对比膜在1M Na2SO4中腐蚀电位随时间变化的图。
图5是由镀有用本发明方法制得的耐腐蚀镀层的AZ91D镁合金制成的叶轮的俯视图和侧视图。
图6是使用本发明叶轮的电动鼓风机的截面图。
图7是装有电动鼓风机的电动吸尘器的透视图。
图8是本发明叶轮的分解透视图。
图9是由镀有用本发明方法制得的耐腐蚀镀层的AZ91D镁合金制成的笔记本型个人计算机的各种壳体的透视图。
图10是触变模压装置的截面图。
本发明提供一种镁合金构件，该镁合金构件的表面有含15-35％原子(较好20-30％原子)镁和5-20％原子钼的氧化膜；含15-35％原子镁、5-20％原子钼和不超过30％原子(较好为10-25％原子)铝的含铝氧化膜；含15-35％原子镁、5-20％原子钼、10-30％原子氧化物形态的铝和不超过15％原子(较好4-12％原子)金属铝的氧化膜；在25℃和pH为9.18的0.01M Na2B4O7水溶液中浸30分钟后腐蚀电位不小于-1500毫伏，较好不小于-1400毫伏的惰性氧化膜；或在25℃1M Na2SO4水溶液中浸15分钟后腐蚀电位不小于-1500毫伏，较好不小于-1400毫伏的惰性氧化膜。
另外，本发明提供一种镁合金构件。该镁合金构件具有氧化膜或特定的氧化膜以及该氧化膜上的含氟超防水有机膜。
上述的含氟膜较好是含有用如下通式(1)表示的化合物和有机聚合物的膜：
             Rf-A-X-B-Y    ….…(1)式中Rf是全氟聚氧烷基(perfluoropolyoxyalkyl group)或全氟烷基；A和B分别是酰氨基、酯基或醚基；X表示下列基团中任何一种：
Figure A9910415800071
Figure A9910415800072
和
Figure A9910415800073
(q是-CH2-、
Figure A9910415800081
-S-、-SO2-或直接键合)；
Y表示 或
Figure A9910415800083
在Rf的定义中，全氟聚氧烷基较好用通式(CnF2n-O)x-表示，式中n较好是1-3的一个整数，x较好是5-70的一个整数；全氟烷基较好用通式F-CmF2m-表示，式中m较好是3-12的一个整数。
含氟膜较好是含有如下通式(2)化合物的膜：
Rf-A-R-Si-(OCnH2n+1)3             ……(2)式中Rf是上述的全氟聚氧烷基或全氟烷基；A是酰氨基、酯基或醚基；R是亚烷基；n为1或2。
全氟聚氧烷基较好具有用如下结构式(3)、(4)或(5)单独或组合表示的氧化烯重复单元链：
Figure A9910415800085
通式(1)具体结构的实例包括如下(式1)到(式8)的结构：
Figure A9910415800087
                           (式1)
Figure A9910415800088
                             (式2)
Figure A9910415800089
                    (式3)
Figure A99104158000810
                   (式4)
Figure A9910415800091
              (式5)
Figure A9910415800092
             (式6)
Figure A9910415800093
          (式7)
Figure A9910415800094
           (式8)
(式中m平均为14)。
通式(2)具体化合物的实例包括如下(式9)到(式14)的结构。
Figure A9910415800095
                          (式9)
Figure A9910415800096
                          (式10)CF3-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CONH-CH2CH2CH2-Si(-OCH2CH3)3                     (式11)
Figure A9910415800097
                               (式12)
Figure A9910415800098
                                 (式13)CF3-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-COO-CH2CH2CH2-SI(-OCH3)3                           (式14)
(n平均为21)。
本发明提供一种电动鼓风机。该鼓风机包括装在机壳内的一个电动机、固定在电动机转轴上的叶轮、装在叶轮流道端对面的静叶和装有叶轮和静叶的鼓风机壳，其中该叶轮由上述表面有氧化膜的镁合金构件构成。
另外，本发明提供一种电动鼓风机。该鼓风机包括装在机壳内的一个电动机、固定在电动机转轴上的叶轮、装在叶轮流道端对面的静叶和装有叶轮和静叶的鼓风机壳，其中该叶轮包括一个前板、一个与前板相对的后板以及许多装在前板和后板之间的叶片，前板和后板中至少一个与这些叶片形成一个整体，且由表面有氧化膜的镁合金构件构成。
叶片板由上述镁合金构件制成。
另外，本发明提供个人计算机、摄影机、单镜反射照相机、小型照相机、磁盘驱动机、硬盘驱动机、汽车、电视机、手提式电话机和电动工具，它们的特点是使用表面有上述氧化膜或氧化膜上还有超防水、含氟有机膜的镁合金构件制成的壳体等。
本发明提供一种用于耐腐蚀镀层化学转化处理的溶液，该溶液含有0.05-1M(按重金属原子计)包含至少一种选自钼、钨和钒的重金属原子的重金属含氧酸化合物，且用硫酸或硝酸将该溶液的pH调节到2-6。
本发明提供一种镁合金构件的制造方法。该方法使镁合金与含至少一种选自钼、钨和钒的重金属原子的重金属含氧酸化合物的酸性水溶液接触，从而在镁合金表面上形成氧化膜。
也就是说，在本发明中使含有0.05-1摩尔/升(按重金属原子计)包含至少一种选自钼、钨和钒的重金属原子的重金属含氧酸化合物且用硫酸或硝酸将pH调节到2-6的水溶液与较好含铝的镁合金表面接触，对该镁合金进行化学转化处理，然后用水洗涤和干燥，形成上述的氧化膜。较好形成含上述重金属原子和铝的复合氧化膜、或铝阳离子部分至少是底材中含铝量3倍的复合氧化膜或重金属原子处于多价态的复合氧化膜。含铝合金较好含有2-10％重量铝。
为了把重金属原子的阳离子保留在化学转化膜内，化学转化处理溶液中重金属含氧酸化合物的含量为0.05-1摩尔/升(按重金属原子计)。如果低于0.05摩尔/升，就难以形成化学转化膜。而如果超过1摩尔/升，其效果已饱和。适宜的浓度范围为0.2-0.5摩尔/升，这样可确保形成良好的膜。化学转化处理溶液的pH较好为2-6，从而使含铝镁合金可转化为易于反应的活泼态，形成良好的膜。如果pH低于2，则底材溶解(melting)太多，难以形成化学转化膜；而如果pH超过6，底材溶解后形成膜的反应速率会降低。为了形成更好的膜，2.5-4的pH范围更为适宜。化学转化处理的时间较好为5-300秒。如果少于5秒，则不能形成令人满意的膜；而如果超过300秒，则其效果已饱和。为了形成更好的膜，30-200秒的时间更为适宜。化学转化处理后的水洗涤必须继续到化学转化膜上不会产生气泡为止。可用Na2B4O7、Na2CO3之类弱碱的水溶液代替水。干燥可以是自然干燥，但可以在20-80℃的温度范围内干燥。
另外，为改善底材表面处理后化学转化膜的耐腐蚀性或形成含氟超防水膜，本发明提供其它的化学转化膜涂层。
含氟膜较好包括热固性硅氧烷树脂等为主要组分的膜和该膜表面上形成的上述通式(1)或(2)含氟化合物层、或者不包括有机聚合物膜的上述通式(2)含氟化合物组分的单层膜。以下说明涂覆含氟膜的三种具体涂布方法：
(Ⅰ)把有机聚合物材料和通式(1)含氟化合物溶解在有机溶剂中，制成涂料。把化学转化膜表面浸在该涂料中，取出后，加热到聚合物热固化温度。通过这种处理，通式(1)的全氟聚氧烷基或全氟烷基固定在聚合物表面层上。
(Ⅱ)把有机聚合物材料溶解在有机溶剂中，制成涂料。把化学转化膜表面浸在该涂料中，取出后加热至聚合物热固化温度，在该表面上形成聚合物膜。然后把已形成聚合物膜的表面浸在溶解有通式(2)含氟化合物的溶液中，取出后，在150℃加热10分钟。经过这种处理，通式(2)表示的含氟化合物经化学反应固定在聚合物表面上。
(Ⅲ)为制备不含有机聚合物膜而仅由通式(2)含氟化合物构成的含氟单层膜，洗涤化学转化膜表面，从上面除去油和脂肪物质，浸在含有能与该底材表面起化学反应的通式(2)含氟化合物的溶液中，并将其固定在上面。
通式(1)的具体结构式的实例是(式1)至(式8)表示的结构式。
通式(2)的具体结构式的实例是(式9)至(式14)表示的结构式。
用于本发明的有机聚合物是那些可用作涂料形成具有所需机械强度的膜的有机聚合物。例如，环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、硅树脂等适用作热固性聚合物。
按照本发明，金属材料可涂覆具有显著耐腐蚀性的膜而不用对环境有害的材料。另外，可以在较低温度下涂覆有较大面积的材料。
以下详细说明其原理和方法。
金属材料上的耐腐蚀镀层通常具有微小的缺陷或有时由于外界因素等而遭损坏。由于这些缺陷发生腐蚀。当形成和存在同时含有六价和三价铬离子的氧化膜(如铬酸盐膜)时，会发生通过这些微小缺陷溶解底材金属的阳极反应，同时在周围的氧化膜中也发生将六价铬离子还原为三价铬离子的阴极反应。
：阳极反应
：阴极反应
由于这些反应，形成了膜缺陷中填充了新产生的M7+的Cr2O3膜，从而由于这种缺陷修补作用使所得的铬酸盐膜具有显著的耐腐蚀性。
MoO4 2-、WO4 2-、VO4 3-和VO3 -也可用作钝化剂或阳极抑制剂，而且当少量加入腐蚀环境中时，会抑制金属材料的腐蚀。其机理是把腐蚀电位向更惰性方向移动几百个毫伏，从而促使在底材表面上形成具有高度耐腐蚀性的氧化膜(所谓的钝化膜)。这就是说，钝化剂具有因阴极电流而迅速降低的特性，因此可较好吸附在金属底材表面上。
具有两种价态的填充物(如MoO3和MoO2等)具有与铬酸盐膜相同的作用。
用如下方法可形成含具有各种价态金属离子的氧化物和/或氢氧化物和/或氢氧化合物(oxyhydroxide)膜，即使金属材料与通过溶解选自钼、钨和钒的至少一种金属和/或金属碳酸盐制得的H2O2水溶液接触，并通过分解除去过量的H2O2，然后在不超过80℃的温度下进行热处理，达到脱水和稳定作用。
或者含具有各种价态金属离子的氧化物和/或氢氧化物和/或氢氧化合物膜可按如下方法制得，即把金属材料浸在含MoO4 2-、WO4 2-、VO4 3-和VO3 -中至少一种的溶液中，和/或在含MoO4 2-、WO4 2-、VO4 3-和VO3 -中至少一种的溶液中对金属材料进行电化学阳极化处理，并在不超过80℃的温度下对膜进行热处理，达到脱水和稳定作用，然后在其表面形成含氟膜。
或者可用反应性喷镀法形成含具有各种价态金属离子的氧化物和/或氢氧化物和/或氢氧化合物膜，然后在该膜上形成含氟膜。
或者用如下方法可形成含具有各种价态金属离子的氧化物和/或氢氧化物和/或氢氧化合物(oxyhydroxide)膜，即通过分解为金属材料提供H2O2水溶液，然后在不超过80℃的温度下进行热处理，达到脱水和稳定作用。再按上述相同的方法在该表面上形成含氟膜。
根据本发明，较好先形成用作底镀层的上述氧化膜，然后在该膜表面上再形成具有常规耐腐蚀性或各种色调的涂层，以显示合适的外观。
以下参照实施例说明本发明。
实施例1，对比例1-3
表1表明本发明试验1-6和对比例1-3中所用的用于在镁合金表面形成氧化膜的水溶液的组成以及化学转化处理的条件。
                          表1
试验1 1M-Na2MoO4(用硫酸使pH=3.0),60℃,180秒
试验2 0.5M-Na2MoO4(用硫酸使pH=3.0),60℃,180秒
试验3 0.1M-Na2MoO4(用硫酸使pH=3.0),60℃,180秒
试验4 1M-Na2MoO4-0.5M-NaF(用硫酸使pH=3.0),60℃,180秒
试验5 0.5M-Na2MoO4-0.5M-NaF(用硫酸使pH=3.0),60℃,180秒
试验6 0.1M-Na2MoO4-0.5M-NaF(用硫酸使pH=3.0),60℃,180秒
对比例1 Na2Cr2O7 180g/l,HNO3(60％重量)260ml/l,30℃,120秒(铬酸盐：一种)
对比例2 Na2Cr2O7 180g/l,HNO3(60％重量)84ml/l,F 15g/l,Al2(SO4)3 10g/l,20℃,180秒
对比例3 0.05M-Na2MoO4-0.15M-H3PO4(使pH=2.0),60℃,180秒
在试验1-6和对比例中，把AZ91D(含9％重量和1％重量锌的镁合金型铸材料，10×10×50毫米)用作试样。
在本实施例中，通过把试样浸在表1中所示的化学转化处理溶液中，形成氧化膜。预处理时，用碳化硅砂纸把试样磨光到#2000，然后放在丙酮中超声洗涤脱脂。在表1所示的条件下对试样进行化学转化处理，然后立即用水洗涤，并放在在空气中干燥。在该表中，M表示摩尔浓度，温度(℃)是化学转化处理溶液的温度，时间(秒)是浸渍时间。
通过把镁合金浸在化学转化处理溶液中，使该合金表面着色。由着色的程度可以预测膜的厚度。浸泡3分钟后，该合金表面由淡棕色变成深棕色，再变成稍黑色。
图1和图2分别是在1M(试验1)和0.1M(试验3)Na2MoO4(用硫酸使pH=3.0)中化学转化处理后合金上膜在AES深度方向上组分分布图。可以看出，在这两种试验中表面上富集底材中所含的铝，且钼从溶液中掺入到氧化膜中。
如图1所示，在0-3微米(0-3000纳米)厚度范围内，氧化膜含25-30％原子(平均27％原子)镁、15-22％原子(平均20％原子)铝(氧化物)、9-12％原子(平均10％原子)钼、0-17％原子(平均6％原子)金属铝、30-42％原子(平均37％原子)氧。其中，金属铝的浓度随膜厚度的增加而增加，氧、氧化物形态的铝和钼随薄膜厚度的增加而减少。深度方向上氧浓度的平均减少率为3.4％原子/1微米氧化膜厚度。金属铝的浓度沿深度方向逐渐增加。
如图2所示，在0-0.5微米(0-500纳米)厚度范围内，按平均浓度计，氧化膜含有15％原子的钼、15％原子的氧化物形态的铝、20％原子的镁和41％原子的氧。其中金属铝的浓度随深度的增加而逐渐增加，且平均为9％原子。深度方向上氧浓度的平均减少率为35％原子/1微米氧化膜厚度。
图3和图4分别表示25℃时在0.01M Na2B4O7(pH=9.18)和1M Na2SO4溶液中腐蚀电位随时间的变化。两种钼酸盐转化膜的腐蚀电位都比未处理的AZ91D和铬酸盐转化膜的腐蚀电位要高，且具有与铬酸盐转化膜相同或更好的耐腐蚀效果。
如图3所示，处理30分钟形成的铬酸盐转化膜的基本腐蚀电位不超过-1500毫伏，而本发明转化膜的惰性腐蚀电位不小于-1500毫伏，尤其不小于-1350毫伏。通过增加化学转化处理溶液的浓度，显然可获得更惰性得多的腐蚀电位。
如图4所示，处理15分钟后铬酸盐转化膜的基本腐蚀电位不超过-1500毫伏，而本发明转化膜的惰性腐蚀电位不小于-1500毫伏，尤其不小于-1450毫伏。通过使化学转化处理溶液的浓度高至0.5-1M，显然可获得更惰性得多的腐蚀电位。
实施例2
在本实施例中，在实施例1中试验1的化学转化处理后形成如下(1)到(4)的含氟超防水有机膜，作为耐腐蚀涂层。试样与实施例1中所用的相同。
(1)使用Glass Resine的方法：
将50克Glass ResineGR650(购自昭和电工公司)和5克含氟化合物(式4)溶解在475克2-丁酮和25克乙二醇一丁醚乙酸酯中，制得涂饰剂。把化学转化膜表面浸在该涂饰剂中，取出后在160℃加热3小时。
(2)使用环氧树脂的方法：
把5克购自Yuka-Shell Epoxy K.K.的环氧树脂(ED1004)、3克MarukaLyncur M(购自丸善石油化学公司的酚醛树脂)、0.05克四苯基硼酸三乙铵TEA-K(购自北兴化学公司的固化促进剂的商标)和5克含氟化合物(式5)溶解在由100克2-丁酮和5克乙二醇一丁醚乙酸酯构成的溶剂混合物中，制得涂饰剂。把化学转化膜表面浸在该涂饰剂中，取出后在180℃加热1小时。
(3)使用环氧树脂和酚醛树脂的方法：
把5克购自Yuka-Shell Epoxy K.K.的环氧树脂(EP1004)、3克MarukaLyncur M(购自Maruzen Petrochrmical K.K.的酚醛树脂)和0.05克四苯基硼酸三乙铵TEA-K(购自Hokko Kagaku K.K.的固化促进剂的商标)溶解在由100克2-丁酮和5克乙二醇-丁醚乙酸酯构成的溶剂混合物中，制得涂饰剂。把化学转化膜表面浸在该涂饰剂中，取出后在180℃加热1小时。冷却后，把所得的涂层放在100克全氟己烷FC-72(购自住友-3M K.K.)中含有1克含氟化合物(式9)的溶液中浸24小时，取出后在150℃加热10分钟。
(4)使用含氟化合物的方法。
洗涤化学转化膜表面，除去油和脂肪物质后，然后将其浸在100克全氟己烷FC-72(购自住友-3M K.K.)中含有1克含氟化合物(式9)的溶液中，取出后在150℃加热10分钟。
所有具有本发明含氟有机膜的构件与水的最大接触角为120-130°，也有高的防水性。按上述方法(1)和(2)制得的含氟膜比按上述方法(3)和(4)制得的膜具有更好的耐用性。
实施例3
图5是用型铸法和触变模塑法由AZ91D制成的叶轮的俯视图和侧视图，该叶轮涂有按本发明方法制成的耐腐蚀镀层。
图5中，数字51表示有吸入口的前板，数字52表示在前板51之后且与之相对的后板，数字53表示装在前板51和后板52之间的叶片。如图5所示，叶片53在前板51和后板52的表面上沿曲线安装。前板51、后板52和叶片构成许多空气排出口55。叶轮旋转时，空气经吸入口53吸入，经空气排出口55排出。如下文所述，通过按上述实施例1和2所述的方法涂覆相同的本发明耐腐蚀镀层，可以克服对AZ91D腐蚀的危险。
图6是使用图5所示叶轮的电动鼓风机的示意图。电动鼓风机601包括电动机617和鼓风机618。电动机617包括外壳602、固定在外壳602上的定子603、由装在外壳602上的轴承604和619支承的转轴605、固定在转轴605上的转子606、固定在转轴605上的整流器607、与整流器607电连接的电刷608和把电刷608固定在外壳602上的固定架609。
在整流器607的外表面有整流条，每根整流条都与转子606中的线圈连接。
电刷608装在固定架609中，并用弹簧610推向整流子607，从而达到与整流器607滑动接触。数字611表示与电刷608电连接的导线，以把电刷608连接到外部电极上，和连接到装在固定架609上的端子上(图中未画出)。外壳602上装有尾架620，它把电动机617连接到鼓风机618上。尾架620上，形成把空气从鼓风机618导向电动机617的空气入口616。另外，尾架620上装有静叶614，在其上游端用螺母613把叶轮612固定在转轴605上。在用加压嵌入法固定在尾架620外缘的风扇壳中央形成吸入口621。
当电动机617开始转动时，转子606和同轴装在转子606上的叶轮612也开始转动。叶轮612转动时，空气经风扇壳615的吸入口621流入，通过叶轮612和静叶614，然后经空气入口616排向电动机617。
图7是装有图6所示的电动鼓风机的电动吸尘器外观的透视图。
图7中，数字71表示装有控制电路、电动鼓风机等的吸尘器外壳，数字72表示连接到吸尘器外壳71吸入口的软管。数字73表示软管把手部分，数字74表示连接到软管72末端(软管把手部分)的延长管，数字75表示连接到延长管74的吸入器，数字76表示装左软管把手部分73的开关操作部分，数字77表示装在软管把手部分73的第一红外发射部分，数字78表示装在软管把手部分73的第二红外发射部分，数字79表示装在吸尘器外壳上表面上的红外接受器。
以下详细说明用于本发明的叶轮。
图8是本发明一个实施方式的叶轮的分解透视图。
在图8中，前板101和叶片103构成一个整体。
在本实施例中，用注塑法整体制成前板101和叶片103。该注塑法包括在合金的液相和固体可以共存的温度下直接在注塑机中捏和粒状轻金属原料并使其半熔化，不使用任何熔化炉等，然后按树脂注塑法将其注入模具中，制得模制品。该方法与如下实施例4中所用的方法相同。本实施例中所用的镁合金处于颗粒结晶状态，没有任何树枝状晶体结构。
根据上述方法，可以整体制成图8所示的前板101和叶片103。在本实施例中，通过整体构成前板101和叶片103，从而在前板101的上表面上没有用于固定叶片103的突起部分，因此减少了前板101的空气阻力。
在本实施例中，整体制成的前板101和叶片103用上述的镁合金(如AZ91D合金)制成，这种合金是含有8.3-9.7％重量铝、0.35-1.0％重量锌和0.15-0.50％重量锰及微量的铜、镍和铁的高纯度合金。它具有良好的模压性。
在本实施例中，整体制成的前板101和叶片103用AZ91D镁合金制成，但也可使用含5.5-6.5％重量铝、0.23％重量锌和0.24-0.6％重量锰的AM60B镁合金(按ASTM编号)。
镁合金的比重(克/厘米3)约为1.8，因此重量轻，约为比重为2.7的铝合金的2/3。
以下详细说明后板102和与前板整体制成的叶片103的结合方法。
后板102用Al-Mg系列(按JIS-A5052)铝合金制成，且先在结合表面上镀有一层焊接金属层。在本实施例中，锌用作这种焊接金属层。
在本实施例中，用电镀法在后板102上形成焊接锌层。该电镀法通常包括常规步骤，即消除缺陷(defecting)、水洗、电解、水洗和干燥步骤。通过在合适的电流密度和溶液温度下在合适的电解溶液中电镀适当的时间，在后板102的结合表面上形成焊接锌层。
然后，使与前板101整体制成的叶片103与有焊接层的后板102同心相对。通过在无负载或施加基本上不会引起变形的微小压力条件下和在不超过叶片103和后板102熔融起始温度的合适温度对后板102上形成的用作焊接材料的焊接层焊接合适的加热时间，使叶片103结合到后板102上。
在适宜的温度和适宜的加热时间内，焊料层熔融入叶片103和后板102中，形成反应层，从而把叶片103和后板102牢固地结合在一起。
在本实施例中，通过焊接把叶片103和后板102固定在一起，在后板102的下表面上没有用于固定叶片103的固定突起物，因此可以减少后板102的下表面以及前板101上表面上的空气阻力。
本实施例中，后板102上焊料层用电镀法制成，但也可用物理和化学蒸镀法、离子电镀法和热喷镀法或者它们的结合。
另外，本实施例中把锌用作焊接金属层，但也可使用其它低熔点的金属元素(如锡和铅)和含这些元素为主要组分的低熔点合金。
适用于这个目的的低熔点合金例如包括锌-锡系列合金、锌-铅系列合金、锡-铅系列合金、锌-镁系列合金和锌-铝系列合金。
本实施例中，将JIS-A-5052的铝合金用于后板102，但也可使用铝-锰系列合金(3000系列)、铝-硅系列合金(4000系列)、铝-铜-镁系列合金(2000系列)、铝-镁-硅系列合金(6000系列)、铝-锌-镁系列合金(7000系列)(按JIS编号)。
此外，在本实施例叶轮612中，将镁合金用于前板101和叶片103，而把比重比镁合金高的铝合金用于后板102。使后板102位于较接近于电动机的部位，从而可降低由于电动机转轴的不平衡转动引起的转轴振动，减少噪音和碳刷磨损，和延长电动鼓风机的寿命。
在本实施例中，把铝合金用于后板102，但也可把前板101和叶片103所用的相同镁合金用于后板102。
在上述结合后，把整个叶轮加热到化学转化处理溶液的温度，并浸在该化学转化处理溶液中，按实施例1所述在用镁合金制成的部件上形成氧化膜。用铝合金制成的部件经相同时间的处理发生化学转化，但需把化学转化处理温度升高到90℃。
实施例4
图9表示用镀有耐腐蚀膜的AZ91D制成的笔记本型计算机各种外壳的实例，其中显示器盖和显示器壳分别是用于保护和固定显示器的外壳，键盘架(palm rest)是键盘的外壳，底盘是下面的壳。下面详细说明制造这些外壳的方法和装置。
图10是适用于本发明外壳制造方法的往复式螺杆注塑机的截面图。下面是装有液压夹具的往复式螺杆注塑机中的模塑步骤：
1．把碾成碎片状的镁合金加入料斗31中。
2．转动螺杆10，把镁合金由料斗31送入螺杆10，且在通过注塑机时用加热器5加热剪切的镁合金。用螺杆10的摩擦加热也可达到加热温度，而且镁合金可保持液相和固体共存的温度。在此温度下转动螺杆10，可形成α初凝晶，但注塑后的合金处于颗粒状结晶状态，而不是树枝状晶体结构。具体地说，AZ91D合金的α初凝晶的平均粒度为50-100微米。所形成的结构是过饱和固体溶液α和粒度不超过20微米的金属互化物β在基质中的分散体。
这就是说，本实施例的触变模塑法包括(a)把镁或具有树枝状晶体结构的镁合金加入螺杆挤塑机中，然后在不低于镁或镁合金的固相线和不超过其液相线的温度加热，以及(b)对加热后的金属或合金作剪切运动，足以用螺杆挤塑机破坏金属或合金的至少一部分树枝状晶体结构，从而形成液相-固相金属或合金组合物。
3．将螺杆10的顶端用作计量器3，计量加入模具40中的加料速度，并从挤塑机12中一次注入所有半熔融状的镁合金。其中固相和液相处于搅拌状态。图10中，数字2表示机筒、数字3表示喷嘴、数字16表示返流抑制器，数字20表示驱动装置，数字33表示原料加料器，数字41表示活动模具，数字42表示定模。
对本实施例处于型铸状态的镁合金进行溶液处理或溶液处理和人工老化处理，然后依次在上面形成实施例1和2所述的化学转化氧化膜和超防水有机膜。较好在400-500℃进行溶液处理，在130-260℃进行人工老化处理。
按照本发明，通过使用镀有耐腐蚀膜的AZ91D，可以使重量变轻，厚度变小。
实施例5
按照实施例4中所述的触变模塑法，用选自表2(％重量)所示的镁合金制造如下各种产品，然后根据需要进行上述溶液处理和人工老化，再喷砂除去该表面上的氧化物皮，按实施例1进行脱脂和化学转化处理。在本实施例中，按上述实施例1制得高度耐腐蚀的膜。在进行上述化学转化处理后，形成实施例2所述的各种超防水有机膜，从而可获得更高的耐用性。在表2中，试验1-7主要用塑性模塑料作为合金板、合金棒、挤塑材料，而试验8-14适于铸塑。
以下列出本发明镁合金构件的其它用途。
(1)数字式摄像机外壳、
(2)单镜反射照相机的上盖，
(3)小型照相机的上盖、下盖和后盖，
(4)磁盘驱动器的外壳，
(5)硬盘驱动器的磁头臂，
(6)汽车板状部件、驾驶盘、活塞部件，
(7)电视机外壳，
(8)手提电话外壳，
(9)各种电动工具的外壳。
                     表2
 试验号    Al    Zn     Zr     Mn      Fe
    1  2.5-3.5  0.5-1.5      -  0.15或更高  0.010或更低
    2  5.5-7.2  0.5-1.5      -  0.15-0.40  0.010或更低
    3  7.5-8.7  0.2-1.0      -  0.10-0.40  0.010或更低
    4     -  0.8-1.5  0.40-0.8      -      -
    5     -  2.5-4.0  0.40-0.8      -      -
    6     -  4.8-6.2  0.45-0.8      -      -
    7  1.5-2.4  0.50-1.5      -  0.05或更高  0.010或更低
    8  5.3-6.1  2.5-3.5      -  0.15-0.6      -
    9  8.1-9.3  0.40-1.0      -  0.13-0.5      -
    10  8.3-9.7  1.6-2.4      -  0.10-0.5      -
    11  9.3-10.7  0.3或更小      -  0.10-0.5      -
    12     -  3.6-5.5  0.50-1.0      -      -
    13     -  5.5-6.5  0.60-1.0      -      -
    14     -  2.0-3.1  0.50-1.0      -      -
                  表2(续)
    Si     Cu     Ni     Ca     其它     Mg
0.10或更低 0.10或更低 0.006或更低 0.04或更低       -    余量
0.10或更低 0.10或更低 0.006或更低      -       -    余量
0.10或更低 0.05或更低 0.006或更低      -       -    余量
     - 0.30或更低 0.006或更低      -       -    余量
     - 0.30或更低 0.006或更低      -       -    余量
     - 0.30或更低 0.006或更低      -       -    余量
0.10或更低 0.10或更低 0.06或更低      -       -    余量
0.30或更低 0.10或更低 0.01或更低      -       -    余量
0.30或更低 0.10或更低 0.01或更低      -       -    余量
0.30或更低 0.10或更低 0.01或更低      -       -    余量
0.30或更低 0.10或更低 0.01或更低      -       -    余量
     - 0.10或更低 0.01或更低      -       -    余量
     - 0.10或更低 0.01或更低      -       -    余量
     - 0.10或更低 0.01或更低      -   RE2.5-4.0    余量
按照本发明，用溶液中的化学转化处理可以在含铝镁合金表面上形成含具有多种价态重金属离子，特别从底材开始富集铝的氧化膜，从而提供具有显著耐腐蚀性的涂覆底材。这种氧化膜不用对环境有害的物质制成。
通过在氧化膜上再涂布普通耐腐蚀涂层或超防水涂层可产生更显著的耐腐蚀性。
此外，当镁合金用于各种产品时，如电动鼓风机的叶轮、笔记本型个人计算机、电视机和家用电器音响系统等的外壳，汽车部件等通过在上面形成本发明的耐腐蚀镀膜和其它涂层，可以减轻其重量，提高其耐腐蚀性。

Claims (21)

1．镁合金构件，其特征在于所述的镁合金在其表面上有含15-35％原子镁和5-20％原子钼的氧化膜。
2．镁合金构件，其特征在于所述的镁合金在其表面上有含15-35％原子镁、5-20％原子钼和不超过30％原子铝的氧化膜。
3．镁合金构件，其特征在于所述的镁合金在其表面上有含金属铝的氧化膜。
4．镁合金构件，其特征在于所述的镁合金在其表面上有含15-35％原子镁、5-20％原子钼、10-30％氧化物形态的铝和不超过15％原子金属铝的氧化膜。
5．镁合金构件，其特征在于所述的镁合金在其表面上有惰性氧化膜，该氧化膜在pH为9.18的25℃ 0.01M Na2B4O7水溶液中浸泡30分钟后的腐蚀电位不小于-1500毫伏。
6．镁合金构件，其特征在于所述的镁合金在其表面上有惰性氧化膜，该氧化膜在25℃ 1M Na2SO4水溶液中浸泡15分钟后的腐蚀电位不小于-1500毫伏。
7．镁合金构件，其特征在于所述的的镁合金在其表面上有氧化膜，在该氧化膜上有含氟超防水有机膜。
8．如权利要求1-6中任一项所述的镁合金构件，其特征在于所述的氧化膜上面有含氟的超防水有机膜。
9．如权利要求8所述的镁合金构件，其特征在于含氟膜是含有如下通式(1)的化合物和有机聚合物的膜：
            Rf-A-X-B-Y    ……(1)式中Rf是全氟聚氧烷基或全氟烷基；A和B分别是酰氨基、酯基或醚基；X表示下列基团中任何一种：
Figure A9910415800021
Figure A9910415800022
和
Figure A9910415800023
(q是-CH2-、
Figure A9910415800031
-S-、-SO2-或直接键合)；
Y表示 或
Figure A9910415800033
10．如权利要求8所述的镁合金构件，其特征在于含氟膜是含有如下通式(2)的化合物的膜：
        Rf-A-R-Si-(OCnH2n+1)3    ……(2)式中Rf是上述的全氟聚氧烷基或全氟烷基；A是酰氨基、酯基或醚基；R是亚烷基；n为1或2。
11．如权利要求9或10所述的镁合金构件，其特征在于所述的全氟聚氧烷基具有用如下结构式(3)、(4)或(5)单独或组合表示的氧化烯重复单元链：
Figure A9910415800034
Figure A9910415800035
Figure A9910415800036
12．一种电动鼓风机，该鼓风机包括装在机壳内的一个电动机、固定在电动机转轴上的叶轮、装在叶轮流道端对面的静叶和装有叶轮和静叶的鼓风机壳，其特征在于该叶轮由上面氧化膜的镁合金构件构成。
13．一种电动鼓风机，该鼓风机包括装在机壳内的一个电动机、固定在电动机转轴上的叶轮、装在叶轮流道端．对面的静叶和装有叶轮和静叶的鼓风机壳，其特征在于该叶轮包括一个前板、一个与前板相对的后板以及许多装在前板和后板之间的叶片，前板和后板中至少一个与这些叶片形成一个整体，且由表面有氧化膜的镁合金构件构成。
14．如权利要求12所述的电动鼓风机，其特征在于所述的镁合金构件由权利要求1-7、9和10中任一项所述的镁合金构件制成。
15．一种个人计算机，其特征在于它使用由权利要求1-7、9和10中任一项所述的镁合金构件制成的外壳。
16．一种摄像机，其特征在于它使用由权利要求1-7、9和10中任一项所述的镁合金构件制成的外壳。
17．一种用于耐腐蚀镀层化学转化处理的溶液，其特征在于该溶液含有按重金属原子计的0.05-1M包含至少一种选自钼、钨和钒的重金属原子的重金属含氧酸化合物，且用硫酸或硝酸将该溶液的pH调节到2-6。
18．一种镁合金构件的制造方法，其特征在于该方法包括使镁合金与含至少一种选自钼、钨和钒的重金属的重金属含氧酸化合物的酸性水溶液接触，从而在镁合金表面上形成氧化膜。
19．一种电动鼓风机，其特征在于所述的镁合金构件由如权利要求1-7、9和10中任一项所述的镁合金构件制成。
20．权利要求1-7、9和10中任一项所述的镁合金构件作为电动工具外壳的应用。
21．一种电子仪器，其特征在于它使用由权利要求1-7、9和10中任一项所述的镁合金构件制成的外壳。
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