镁合金的表面处理方法技术

一种镁合金的表面处理方法，该法使得此镁合金表面具有极佳抗蚀性、高漆－膜粘合性和低表面电阻。以ｐＨ１－５的酸性水溶液浸蚀此表面，之后使此表面与含有机磷化合物之ｐＨ７－１４的碱性水溶液接触。建议在侵蚀步骤之前，以碱性水溶液或酸性水溶液脱脂。此酸性水溶液最好选自羧酸，该羧酸选自甘醇酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、草酸、丙二酸、甲酸、乳酸、乙酸、戊二酸、丙酸、丁酸、苯甲酸和苯二甲酸。有机磷化合物以膦酸化合物为佳。这些处理之后，使其进一步与含正磷酸和金属离子之ｐＨ２－６的酸性水溶液接触为佳，同样地，与含氟化合物的酸性水溶液接触也佳。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术系关于一种新的表面处理方法，该法使得镁合金表面具有较高的抗蚀性、较高的漆-膜粘合性和较低的表面电阻。本专利技术的有效的实施对象是用模铸法或用所谓的触变模制法形成的镁合金产品。按常规，在用这些方法形成的镁合金表面上残留着模铸时使用的模具涂覆剂因而熔融镁合金中所含有的铝或锌会偏析。因此，在镁合金进行表面处理之前，会在表面上看到缺陷。本专利技术的表面处理法有效地使得表面干净且使得表面具有高抗蚀性、高漆-膜粘合性和低表面电阻。镁合金因为比重低、强度足够且适于回收使用，所以被广泛地用于汽车和电器设备。但是，因为镁合金的化学反应性高且抗蚀性低，通常经化学处理而在其表面上形成抗蚀膜涂层之后才使用它。在气车工业的场合下，要求抗蚀能力和漆-膜粘合性，在电子应用(如笔记本计算机或移动电话)的场合下，还要求在表面处理之后具有不会损及电磁波屏蔽效应的低表面电阻同时也要求抗蚀性及漆-膜粘合性。如前所述，通常，这些镁产品是用模铸法或用触变模制法形成的。在这些铸造法中，将熔融的镁合金于高压条件下高速地倒入模具中。通常，在铸造之前，将含水型或乳液型模具涂覆剂涂在模具表面上。但是，铸得的镁合金产物表面会被这些模具涂覆剂所锈蚀。这些模具涂覆剂于熔融镁合金的高温(约660℃)下发生化学反应，并部分进入镁合金产物表面中。铝和/或锌通常被加至镁合金中以提高该合金的铸造性能和机械强度。例如，AZ91D镁合金中含有作为其组份的9％铝和1％锌。这些镁合金中，铝和锌会于固化期间内因冷却不均和固化不均而趋于偏析。因此，于镁合金表面或接近镁合金表面处，会不均匀地含有铝和/或锌。如前面所作的解释，镁合金的表面处理中，去除由模具涂覆剂形成的脏污层和合金偏析层是重要的。由于表面清洁度不足和不适当的表面偏析将无法完成均匀的化学处理，也非常难以达到高抗蚀性、高漆-膜粘合性和低表面电阻。至于镁合金的表面处理，可以施用下列三种方法。方法1去脂→水洗→化学处理→水洗→纯水洗→干燥。方法2去脂→水洗→酸浸蚀→水洗→化学处理→水洗→纯水冼→干燥。方法3去脂→水洗→酸浸蚀→水洗→去酸洗泥→水洗→化学处理→水洗→纯水洗→干燥。前述方法中，脱脂步骤是用含有氢化钠或磷酸钠和表面活性剂的碱性溶液或者是使用含有如硫酸、硝酸、酒石酸和表面活性剂的酸性溶液完成的。脱脂步骤中，去除了有机油，如机油、切削油。在一些产物没有机油或切削油的情况下和一些产物被作过喷砂处理的情况下，可以省略此脱脂步骤。前述方法的酸浸蚀步骤中，被模具涂覆剂所污染的脏污层和偏析层可用无机酸，如硫酸、硝酸和磷酸或用有机酸，如柠檬酸、草酸和酒石酸去除。但在此酸浸蚀步骤中，腐蚀进行到足以去除镁合金的脏污层和偏析层时，会产生酸洗残渣并留在镁合金表面上。当此酸洗残渣存在于表面上时，之后的化学处理步骤不易改善其表面性质。因此，按常规方法，酸浸蚀步骤可以进行到未充分去除脏污层和偏析层的程度，因而镁合金产物的表面性质通常不足。前述方法的化学处理步骤中，可以在镁合金产物表面上形成具有优良抗蚀性和漆-膜粘合性的薄层。通常使用铬酸盐化合物层或磷酸盐化合物层作为此薄层。JP6-220663A曾揭示相关方法。此处，在酸浸蚀步骤中，使用硫酸、磷酸、酒石酸…等完全去除合金的脏污层和偏析层然后在表面上形成酸冼残渣。在除偏析步骤中，使用以碱调整到pH12-13的乙二胺四乙酸溶液去除酸浸蚀步骤中所形成的酸洗残渣。利用此方法，彻底去除了脏污层和偏析层且不会在表面上留下酸洗残渣。但是，根据本专利技术之专利技术者的经验，此方法得到的清洁表面在化学处理步骤之前的水洗步骤中，容易在镁合金表面上形成多孔氢化物膜。此多孔氢化物膜会阻碍在化学处理步骤中形成极佳层。JP2-2540A曾揭示一种酸浸蚀步骤的工艺，其使用焦磷酸溶液，之后使用氟酸溶剂除酸冼残渣。根据本专利技术的专利技术者的意见，按此方法形成的氟化镁膜可以防止在水洗步骤中形成多孔氢化物膜。但是，按形成氟化镁膜的此方法，在化学处理步骤中得到的薄层在漆-膜粘合性和表面电阻方面受损。同样地，含氟化物的溶液因为使工作环境恶化而对人体有害。本专利技术的目的在于提供一种，该法使得镁合金具有较高的抗蚀性、较高的漆-膜粘合性和较低的表面电阻的表面。本专利技术的专利技术者发现通过实施本专利技术的第一个步骤和第二个步骤可以完全达到本专利技术之目的。在本专利技术的第一个步骤中，使用酸浸蚀溶液完全去除镁合金的脏污层和偏析层。在第二个步骤中，使用含作为螯合剂之有机磷化合物的水溶液能够溶解在第一个步骤中形成于镁合金表面上的酸洗残渣。此第二个步骤中，同时在镁合金表面上形成磷化合物薄膜，此磷化合物薄膜能够防止在之后的水洗步骤中形成多孔的氢氧化物膜。第一和第二个步骤之后，镁合金以进行化学处理步骤为佳。化学处理步骤之后，可以得到具有较高的抗蚀性、较高的漆-膜粘合性和较低之表面电阻的表面。本专利技术之镁合金表面处理的第一个步骤之特征在于以pH1-5的酸性浸蚀溶液浸蚀镁合金表面，之后，在第二个步骤中，使镁合金与pH7-14之含有机磷化合物的碱性水溶液接触。于镁合金表面经脱脂处理以去除有机油，如机油和切削油…等之后，施以酸浸蚀处理则更佳。至于脱脂溶液，使用含表面活性剂的碱或酸，其中，碱溶液可为pH9-14，酸溶液可为pH0-6。此酸浸蚀液以含有至少一种选自甘醇(glyoclic acid)、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、草酸、丙二酸、甲酸、乳酸、乙酸、戊二酸、丙酸、丁酸、苯甲酸和苯二甲酸的羧酸化合物为佳。第二个步骤的水溶液中的有机磷化合物以含有选自羟基乙二膦酸、氨基三亚甲基膦酸、亚乙基二胺四亚甲基膦酸、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸、羟基亚氨基双亚甲基膦酸和六亚甲基二胺四亚甲基膦酸中之至少一者为佳。第二个步骤的水溶液以另含至少一种选自正磷酸、焦磷酸和三聚磷酸的无机磷酸为佳。本专利技术之镁合金的表面处理法还包含化学处理步骤，其特征在于在实施如权利要求第1-7项中任何一种之表面处理法之后，使此表面与pH2-6之含正磷酸和至少一种金属离子(选自Zn、Fe、Mn、Mg和Ca)的酸性水溶液接触。本专利技术之镁合金的表面处理法可以包含其它化学处理步骤，其特征在于在实施权利要求1-7项中任何一项之表面处理法之后，使比表面与含有至少一种选自氢氟酸、硅氢氟酸、锆氢氟酸和钛氢氟酸的氟化物并含有至少一种选自Cr、Mo、W、Re和V的氧-酸化合物之pH2-6的酸性水溶液接触。本专利技术的浸蚀步骤中，必须完全溶解和去除因为模具涂覆剂造成的脏污层和偏析层。以使用含有至少一中选自甘醇酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、草酸、丙二酸、甲酸、乳酸、乙酸、戊二酸、丙酸、丁酸、苯甲酸和苯二甲酸的羧酸化合物的酸性溶液为佳。通常，含有模具涂覆剂的脏污层和偏析合金层的总厚度是5-10微米。可以调整浸蚀条件以去除10-15微米。如果浸蚀去除不到5微米，会留下模具涂覆剂脏污层和偏析层，并导致低抗蚀性、漆-膜粘合性欠佳、表面电阻高…等问题。可以通过控制该溶液的密度、温度和处理时间来调整浸蚀条件。在本专利技术的第一个步骤中，有机油，如机油和切削油…等也可以与脏污层和偏析层一起被去除。但是，以在第一个步骤之前先对表面施以脱脂处理为佳，以防酸性浸蚀溶液较早降解。至于脱脂溶液，建议使用碱和表面活性剂或使用含表面活性剂的酸。至于碱，可以使用碱金属的氢氧化物、磷酸盐、硅酸盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金的表面处理方法，它包括使该表面与ｐＨ１－５的酸性水溶液接触而浸蚀该表面的第一个步骤，和第一个步骤之后使该表面与ｐＨ７－１４之含有机磷化合物的碱性水溶液接触的第二个步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大下贤一郎，宍户胜，川口纯，
申请(专利权)人：日本巴可莱新株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]