专利名称：镁合金制件表面电泳涂装的方法
技术领域：
本发明涉及一种镁合金制件表面电泳涂装的方法，属于金属材料表面处理技术。
背景技术：
镁合金具有低密度、高比模、高比强度、高阻尼、电磁屏蔽等优点，而在汽车、电子、 航空、国防等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。但由于镁合金本身易腐蚀，而对 镁合金进行化学转化膜、溶胶凝胶技术、电泳涂装等表面处理方法，来避免镁合金在使用过 程中遇到的腐蚀问题。有机涂层是最有效的一种防腐蚀涂层。有机涂层的方法较多，如溶胶凝胶技术、喷 涂、刷涂、电泳涂装等，其中，溶胶凝胶技术以及喷涂、刷涂技术存在着复杂制件内层、凹陷、 焊缝等处难以覆盖上有机涂层的问题，而电泳涂装不仅解决了此难题，且电泳涂料利用率 高达90% 95%，而且装饰效果好，膜面光滑、精美，富有金属光泽，在满足了现代社会追 求产品本身优异的性能(轻量化、电磁屏蔽等)之外，提高了其附加值(装饰性)。传统电 泳涂装目前仅限于在铁板、不锈钢等金属上涂装。近些年，由于3C等产品轻量化发展趋势， 电泳涂装被越来越多的应用于镁合金表面上。然而阴极电泳漆的PH值大都在5. 5 6. 5范 围内，电泳涂装时阴极H+增加，易腐蚀阴极涂装时的镁合金，且镁合金多数采用铸造工艺， 表面存在孔洞、裂纹等缺陷，给镁合金电泳涂装加上了 一道难题。文献(镁合金表面的锌系磷化及阴极电泳，连建设，江苏大学学报Vol. 28No. 1 Jan. 2007)介绍了一种镁合金阴极电泳涂装方法，是先在添加Ce(NO3)3的磷化液中制备一 层磷化膜，再在磷化膜上阴极电泳涂装。专利CN200710097634.3则是在镁合金阴极电泳前 采用阳极氧化方法进行预处理。众所周知，磷化液和阳极氧化电解液(硫酸、草酸等电解 液)是污染较严重的腐蚀液，对人体和环境都有严重危害。而专利CN200610104404. 0则是 通过不断来回调整频率和占空等参数控制微弧氧化陶瓷层，然后在所述微弧氧化陶瓷层上 电泳涂装；以及专利CN200710131372. 8是通过真空溅镀被覆、化学镀或电镀等方式对微弧 氧化陶瓷层上进行导电前处理，镀上一层镍、银等金属。由于镀覆金属层的方法或贵或污染 环境，而不能与电泳涂装效率高等优点相配适。上述两种专利不仅工艺复杂，且量产可能极 小。
发明内容
本发明的目的是克服镁合金难于涂装，装饰性以及现有前处理技术污染环境、工 艺复杂等问题，并且提供一种能在镁合金制件表面获得附着力、耐蚀性好的，能适合工业化 生产的阴极电泳有机涂层的镁合金制件表面电泳涂装的方法。本发明所提供的镁合金制件表面涂装方法，包括在特定比例硅酸盐电解液中通过 控制微弧氧化工艺，先在镁合金表面形成一层导电性较好，润湿性较好的微弧氧化陶瓷层， 然后再通过控制电泳涂装工艺在所述微弧氧化陶瓷层上涂装上阴极电泳漆层。本发明通过微弧氧化前处理工艺取代磷化处理和阳极氧化等工艺，能在镁合金制件表面得到附着力、耐蚀性较好的阴极电泳有机层，且该镁合金产品表面漆膜均勻光滑、外 观美丽。以上所述是本发明实现其目的的技术构想。基于上述技术构想，本发明实现其目的的技术方案是一种镁合金制件表面电泳涂装的方法，其工艺步骤依次包括镁合金制件表面预处 理和表面电泳涂装处理，其创新点在于a、所述镁合金制件表面预处理，是对经清洁处理的镁合金制件作微弧氧化陶瓷层 处理，是在电解槽内的硅酸盐处理液中，以被处理镁合金制件为阴极，以不锈钢制件为阳 极，在所述阴、阳极之间施加一定的电压，使被处理镁合金制件表面形成微弧氧化陶瓷层；b、所述镁合金制件表面电泳涂装处理，是通过对镁合金制件表面所形成的微弧氧 化陶瓷层清洗后，在环氧阴极电泳漆中浸润和搅拌，而在镁合金制件微弧氧化陶瓷层表面 形成电泳漆层。
由以上所给出的技术方案可以明了，本发明由于采用表面预处理和表面电泳 涂装两步进行，而工艺性能良好，适宜工业化生产，且由于所述预处理是镁合金制件 表面微弧氧化处理，且在镁合金制件表面形成陶瓷层，而具有附着力强、耐腐蚀好等 优越的性能。这种方法较表面磷化膜处理技术，具有工件不会被腐蚀，环境无污染等 优点，而又比CN20061014404.0专利的工艺技术简单易行，制成品质量易于控制，更比 CN200710131372.8真空溅镀Ni、Ag等金属方法的生产成本低，生产效率高，环境污染小，从 而实现了本发明的目的。在上述技术方案中，本发明所主张的硅酸盐处理液的配比是，所述微弧氧化硅酸 盐处理液的组分及各组分单位体积的重量含量是=Na2SiO3I 10g/L，KF 5 30g/L，C3H8O3 10 35ml/L，NaOH 0 8g/L。这是本发明所优选的，但不局限于此。在上述技术方案中，本发明还主张，所述微弧氧化处理的工艺参数是电流模式为 脉冲直流，电流密度在1 3A/dm2范围内，频率在50 172. 45HZ范围内，处理时间在0 IOmin范围内，所述微弧氧化陶瓷层的厚度在1 15 μ m范围内。在上述技术方案中，本发明主张，所述镁合金制件表面微弧氧化陶瓷层的清洗，是 超声波清洗；清洗时间在5 IOmin范围内，在阴极电泳漆中浸润时间在0 30s范围内， 被加工件搅拌时间在0 IOs范围内。但不局限于此。事实上清洗时间与清洗效果成正比 例相关，但过多的清洗时间将会直接影响生产效率。而镁合金制件在阴极电泳漆中的浸润 时间的长短和搅拌时间的长短所产生的后果，是与上述清洗处理所产生的后果是相同的。 也就是说，所述清洗时间和在阴极电泳漆中浸润、搅拌时间，具有最佳的性价比，而被本发 明所优选。在上述技术方案中，所述电泳漆层，是由HED环氧阴极电泳漆通过电泳形成；其电 泳条件包括电压在100 200V范围内，PH值在5. 5 6. 5范围内，电泳处理温度在20 35°C范围内，电泳时间在20 150s范围内，烘干温度在160 180°C范围内，烘干时间在 20 30min范围内。其中所述环氧型电泳漆的牌号，并不局限于此。在上述技术方案中，本发明主张的，所述在镁合金制件表面形成电泳漆层的厚度 在5 25μπι范围内。这同样是本发明所优选的。上述技术方案得以实施后，本发明所具有的工艺性能良好，工件表面涂层致密美观，附着力和耐蚀性好，生产成本低，生产效率高和低能耗环保等特点是显而易见的。
图1是本发明工艺流程简示图。
具体实施例方式参读附图1，提供以下实施例。实施例1、镁合金制件前处理工艺，是将镁合金压铸件采用400号 1200号水砂纸依次打 磨，再采用丙酮或酒精清洗3min，然后在25 40°C的特定比例硅酸盐处理液中微弧氧化 50s，终止电压100V，频率80. 55HZ，基值时间2. 99，电流密度lA/dm2。所述特定比例硅酸盐处理(电解)液组成为硅酸钠8g/L氟化钾10g/L甘油(C3H8O3)18mL/L氢氧化钠2g/L微弧氧化后的镁合金制件用自来水和蒸馏水清洗，在放入超声波清洗器中清洗 8min后，转入PH值为5. 90的HED-5000大红色环氧阴极电泳漆中浸润3s，搅动5s，电泳电 压缓慢调节至100V，调节至100V稳定电压用时5s，电泳135s，烘干时间30min，烘干温度 170°C。微弧氧化陶瓷层厚度12· 414 μ m 粗糙度为0. 214 μ m电泳漆层附着力0级电泳漆层铜乙酸腐蚀时间958h膜层质量大红色，色泽均勻光滑，内外涂层总厚度为25. 7μπι实施例2、镁合金制件前处理工艺，是将镁合金压铸件采用水砂纸400号 1200号依次打 磨，再采用丙酮或酒精清洗3min，然后在25 40°C的特定比例硅酸盐处理液中微弧氧化 60s，终止电压147V，频率172HZ，基值时间2. 99，电流密度1. 5A/dm2。所述特定比例硅酸盐处理(电解)液组成为硅酸钠8g/L氟化钾15g/L甘油(C3H8O3)12mL/L氢氧化钠3g/L微弧氧化后的镁合金制件用自来水和蒸馏水清洗，在放入超声波清洗器中清洗8min后，转入PH值为5. 90的HED-5000天蓝色环氧阴极电泳漆中浸润10s，搅动8s，电泳电 压缓慢调节至160V，调节至160V稳定电压用时10s，电泳150s，烘干时间20min，烘干温度 180 "C。微弧氧化陶瓷层厚度12. 1 μ m 粗糙度为0. 176 μ m电泳漆层附着力0级
电泳漆层铜乙酸腐蚀时间923h膜层质量天蓝色，色泽均勻光滑，内外涂层总厚度为22. 7μπι实施例3、镁合金制件前处理工艺，是将镁合金压铸件采用400号 1200号水砂纸依次打磨，再采用丙酮或酒精清洗3min，然后在25 40°C的特定比例硅酸盐处理液中微弧氧化 80s，终止电压117V，频率50. 27HZ，基值时间2. 99，电流密度2A/dm2。所述特定比例硅酸盐处理(电解)液组成为硅酸钠10g/L氟化钾15g/L甘油(C3H8O3)18mL/L氢氧化钠2g/L微弧氧化后的镁合金制件用自来水和蒸馏水清洗，在放入超声波清洗器中清洗 8min后，转入PH值为5. 90的HED-5000紫色环氧阴极电泳漆中浸润15s，搅动10s，电泳电 压缓慢调节至160V，调节至160V稳定电压用时12s，电泳90s，烘干时间25min，烘干温度 175°C。微弧氧化陶瓷层厚度12. 46 μ m 粗糙度为0. 224 μ m电泳漆层附着力0级电泳漆层铜乙酸腐蚀时间996h膜层质量紫色，色泽均勻光滑，内外涂层总厚度为17. 74 μ m在上述3个实例中所用环氧阴极电泳漆，并不局限于HED-5000，例如可以是 HED-2000或者是HED-6000等等。由于HED-5000环氧阴极电泳漆的性价比高，故本发明予 以积极推荐。由以上3个实施例可见，本发明是十分成功的。
权利要求
一种镁合金制件表面电泳涂装的方法，其工艺步骤依次包括镁合金制件表面预处理和表面电泳涂装处理，其特征在于a、所述镁合金制件表面预处理，是对经清洁处理的镁合金制件作微弧氧化陶瓷层处理；是在电解槽内的硅酸盐处理液中，以被处理镁合金制件为阴极，以不锈钢制件为阳极，在所述阴、阳极之间施加一定的电压，使被处理镁合金制件表面形成微弧氧化陶瓷层；b、所述镁合金制件表面电泳涂装处理，是通过对镁合金制件表面所形成的微弧氧化陶瓷层清洗后，在环氧阴极电泳漆中浸润和搅拌，而在镁合金制件微弧氧化陶瓷层表面形成电泳漆层。
2.根据权利要求1所述的镁合金制件表面电泳涂装的方法，其特征在于所述微弧氧 化硅酸盐处理液的组分及各组分单位体积的重量含量是Aa^iOd 10g/L，KF 5 30g/ L, C3H803 10 35ml/L, NaOH 0 8g/L。
3.根据权利要求1所述的镁合金制件表面电泳涂装的方法，其特征在于，所述微弧氧 化处理的工艺参数是电流模式为脉冲直流，电流密度在1 3A/dm2范围内，频率在50 172. 45HZ范围内，处理时间在0 lOmin范围内，所述微弧氧化陶瓷层的厚度在1 15 y m 范围内。
4.根据权利要求1所述的镁合金制件表面电泳涂装的方法，其特征在于，所述镁合金 制件表面微弧氧化陶瓷层的清洗，是超声波清洗；清洗时间在5 lOmin范围内，在阴极电 泳漆中浸润时间在0 30s范围内，被加工件搅拌时间在0 10s范围内。
5.根据权利要求1所述的镁合金制件表面电泳涂装的方法，其特征在于，所述电泳漆 层，是由HED环氧阴极电泳漆通过电泳形成；其电泳条件包括电压在100 200V范围内， PH值在5. 5 6. 5范围内，电泳处理温度在20 35°C范围内，电泳时间在20 150s范围 内，烘干温度在160 180°C范围内，烘干时间在20 30min范围内。
6.根据权利要求5所述的镁合金制件表面电泳涂装的方法，其特征在于，所述在镁合 金制件表面形成电泳漆层的厚度在5 25 y m范围内。
全文摘要
本发明所公开的是一种镁合金制件表面电泳涂装的方法，以其所述表面处理为微弧氧化陶瓷层处理，所述电泳涂装是在陶瓷层表面形成电泳漆层为主要特征。具有工艺性能良好，适宜工业化生产，工艺成本低，生产效率高，制成品质量好等特点。
文档编号C25D11/30GK101831685SQ20101018599
公开日2010年9月15日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者包晔峰, 杨华山, 蒋永锋 申请人:河海大学常州校区