专利名称：镁合金表面超声波清洗方法
技术领域：
本发明涉及镁合金表面化学清洗方法，特别涉及一种在超声波条 件下清洗处理镁合金表面的方法。
技术背景镁合金是结构材料中最轻的金属，它的密度为l. 74g/cm3，约是铝 的2/3、钢铁的1/4。它既可铸造成型，直接制备成结构件，也可以通 过各种塑性加工和热处理，制备出各种规格的管、棒、线以及异形材。 镁合金具有许多优点，如比强度和比刚度高，导热性、导电性、铸 造性能优良等。由于结构性能优异，在许多领域，尤其是在那些减轻 重量具有重大意义的领域，镁合金是工程塑料、铝合金和钢材富有竞 争力的替代品，在汽车、航空航天、光学仪器、电子工业等领域具有 重要的应用价值和广阔的前景。例如，2000年全世界使用镁合金压 铸件10万吨，其中有80%用在汽车工业。汽车用镁合金在发达国家出 现了快速增长的势头。当前汽车尾气排放C02所造成的污染，占大气 污染的60% 70%，成为世界重大污染公害之一。已严重威胁到人类生 存和发展，人们期待着将镁合金应用于汽车，以减轻汽车重量，从而 节约能源，减少C02排放，降低大气污染，改善环境。汽车用镁件数 量正以每年20%的速度迅速发展。汽车用镁合金压铸件已有应有的产 品有仪表盘、座椅框架、变速箱壳、汽缸盖、进气歧管、刹车踏板架、 门框、发动机箱体、油底盘、支撑柱、车体外部件等。面对节约能源、 降低排放以及提高废弃产品回收率等的严峻挑战，欧、美、日的汽车 工业正将目光转向镁合金，如1993-1997年间北美及欧洲汽车镁用量的年增长率超过了20%。典型镁合金部件的重量仅为相同体积铁的 23%，铝的64%，在汽车上应用镁合金具有17%-20%的减重潜力，而每 减轻100kg的重量，燃料消耗就可以降低5%，这对于节约能源、降低 排放、实现可持续发展无疑具有重要意义。镁铸件在汽车工业的应用 始于1936年德国大众公司的"甲壳虫"轿车。1995年各国轿车用镁量 分别为俄罗斯18kg/辆，日本，5kg/辆，美国2-3kg/辆(刘倩，单 忠德.镁合金在汽车工业中的应用现状与发展趋势.铸造技术， 2007.12:1668 -1671)。镁合金正在成为继钢铁、铝之后的第三大金属工程材料，被誉为 "21世纪绿色工程材料"。尽管有着丰富的储量和优异的结构性能，迄今为止，镁合金作为 结构材料的应用潜力与现实之间依然存在巨大反差。造成这种现状的 主要原因之一就是镁合金的腐蚀问题。镁合金中几乎有90 %是金属镁，镁是一种非常活泼的金属，镁的 标准电势较负(-2.37 V )，因此具有很高得化学反应活性，在潮湿 环境，含硫的气氛里，以及海洋大气中很容易腐蚀。镁合金耐腐蚀性 差的特点严重阻碍了镁合金产品在应用中优势的发挥，限制了其应用 范围。因此，能够在镁合金表面生成一层保护膜的化学或电化学处理 以及化学镀或电镀处理的方法常用于镁合金表面的防护处理。但是，无论采用那种方法处理，为了获得均匀而结合力良好的耐 腐蚀保护膜层，首先必须对镁合金表面进行彻底的清洗，目的是获得 清洁、均一和活化的表面，以利随后的保护膜在镁合金表面形成。目前，为了获得清洁、均一和活化的镁合金表面，人们通常采用 脱脂、酸洗、活化三步工艺进行处理。如在中国专利02132772.6公布的"镁合金无铬化学转化膜制备方法及所用成膜溶液"，200510035316.5公布的"镁合金化学转化膜制备工艺"， 200710144587. 3公布的"镁合金表面磷化处理液及其处理方法"中， 均首先采用了将镁合金在40至6(TC的碱液中洗涤几分钟进行脱脂， 然后用酸性溶液洗涤，除去表面氧化物，最后采用含有氢氟酸的酸性 溶液去除镁合金表面极薄的氧化膜及酸洗灰的工艺方法。该处理工艺 具有时间长、生产效率低，使用化学药品多污染环境，消耗大量能源 的缺点。对于中国专利03142619.0公布的"一种镁合金表面化学清洗工 艺方法及清洗液"，其处理工艺减为酸洗和碱洗两步，具有清洗液和 工艺更为简单的优点，但该工艺仍然存在酸洗和碱洗过程中所用的化 学品浓度高，废液不易处置以及酸洗和碱洗过程中需要将清洗液加热 到80至90°C的温度而耗费大量能源、不符合国家目前节能减排政策 的缺点。 发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种镁合金表面超声波清洗方 法，使用该方法清洗镁合金表面可在常温条件下使用，并能够迅速获 得洁净光亮、具有活性的镁合金表面。该方法生产效率高、能耗低和 处理液污染小、清洗后的废液易处置。为解决上述技术问题，本发明是这样实现的将需清洗的镁合金置于的超声波清洗槽内，该超声波清洗槽内装 有质量百分比为0.5% ~ 5%的硝酸或硝酸根离子的清洗液；在超声 波作用下，在温度为1 4(TC下进行超声波清洗；将超声波清洗后的 镁合金从超声波清洗槽内取出，再用去离子或蒸馏水水洗；上述超声波清洗和水洗至少进行一次。所述超声波频率为10~200KHz。 所述超声波的超声功率为50W 20KW。 所述超声波清洗时间为1~60秒。 本发明的有益效果是1、 本发明清洗液成分仅为稀硝酸，成分简单，废液容易处置， 不仅对环境的污染大大减轻，而且成本大幅度降低。2、 本发明在常温条件进行超声波清洗，清洗时间短，可以节省工 业生产时间和能源，提高生产效率，降低生产成本。 具体实施例实施例1:一、 将表面较为诘净的镁合金工件置于有质量百分比为硝酸 的超声波清洗槽内进行第一次超声波清洗，清洗温度为2(TC，时间 为10 20秒，超声波的超声功率为50W、频率为100KHz;二、 将镁合金工件从超声波清洗槽内取出，用去离子或蒸馏水水 洗后就可以获得洁净和满足后续镁合金表面化学或电化学保护处理 的要求。实施例2:一、 将表面洁净度一般的镁合金工件置于有质量百分比为2%硝 酸的超声波清洗槽内进行第一次超声波清洗，清洗温度为2(TC，时 间为15 20秒，超声波的超声功率为IOOW、频率为40KHz;二、 将镁合金工件从超声波清洗槽内取出，用去离子或蒸馏水水洗；三、 将该镁合金工件置于有质量百分比为1%硝酸的超声波清洗槽内进行第二次超声波清洗，清洗温度为20'C，时间为10 15秒， 超声波的超声功率为IOOW、频率为40KHz;三、将镁合金工件从超声波清洗槽内取出，用去离子或蒸馏水水 洗后就可以获得洁净和满足后续镁合金表面化学或电化学保护处理 的要求。 实施例3:一、 将表面洁净度较差的镁合金工件置于有质量百分比为2%硝 酸的超声波清洗槽内进行第一次超声波清洗，清洗温度为2(TC,时 间为5 10秒，超声波的超声功率为500W、频率为40KHz;二、 将镁合金工件从超声波清洗槽内取出，用去离子或蒸馏水水洗；三、 将该镁合金工件置于有质量百分比为1.5%硝酸的超声波清 洗槽内进行第二次超声波清洗，清洗温度为2(TC，时间为5 15秒， 超声波的超声功率为500W、频率为40KHz;四、 将该镁合金工件置于有质量百分比为0.8%硝酸的超声波清 洗槽内进行第三次超声波清洗，清洗温度为20。C，时间为10 20秒， 超声波的超声功率为500W、频率为40KHz;五、 将镁合金工件从超声波清洗槽内取出，用去离子或蒸馏水水 洗后就可以获得洁净和满足后续镁合金表面化学或电化学保护处理 的要求。
权利要求
1、一种镁合金表面超声波清洗方法，其特征是将需清洗的镁合金置于的超声波清洗槽内，该超声波清洗槽内装有质量百分比为0.5％～5％的硝酸或硝酸根离子的清洗液；在超声波作用下，在温度为1～40℃下进行超声波清洗；将超声波清洗后的镁合金从超声波清洗槽内取出，再用去离子或蒸馏水水洗；上述超声波清洗和水洗至少进行一次。
2、 根据权利要求1所述的镁合金表面超声波清洗方法，其特征是 所述超声波频率为10 200KHz。
3、 根据权利要求1所述的镁合金表面超声波清洗方法，其特征是-所述超声波的超声功率为50W~20KW。
4、 根据权利要求1所述的镁合金表面超声波清洗方法，其特征是 所述超声波清洗时间为1~60秒。
全文摘要
本发明公开了一种镁合金表面超声波清洗方法，将需清洗的镁合金置于的超声波清洗槽内，该超声波清洗槽内装有质量百分比为0.5％～5％的硝酸或硝酸根离子的清洗液；在超声波作用下，在温度为1～40℃下进行超声波清洗；将超声波清洗后的镁合金从超声波清洗槽内取出，再用去离子或蒸馏水水洗；上述超声波清洗和水洗至少进行一次。使用该方法清洗镁合金表面可在常温条件下使用，并能够迅速获得洁净光亮、具有活性的镁合金表面。该方法生产效率高、能耗低和处理液污染小、清洗后的废液易处置。
文档编号C23G1/12GK101328586SQ20081015035
公开日2008年12月24日 申请日期2008年7月16日 优先权日2008年7月16日
发明者吴启龙, 郭瑞光 申请人:西安建筑科技大学