專利名稱：鎂合金磷化方法及其化成溶液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂合金磷化方法及其化成溶液。
背景技術(shù)：
鎂合金輕材料因為比重低、強度高且適合回收使用而廣泛應(yīng)用于汽車及電器設(shè)備。但是 ，由于鎂合金化學(xué)性質(zhì)較為活潑，耐腐蝕性能較差，因此鎂合金工件在使用前一般需要在其 表面形成抗腐蝕膜，該抗腐蝕膜需具有良好的耐鹽霧性能、較高的附著力及較小的表面阻抗
現(xiàn)有技術(shù)中， 一般是通過磷化方法于鎂合金工件表面形成一層磷化膜，以提高其抗腐蝕 性。 一種現(xiàn)有的鎂合金磷化方法，包括化成的工藝步驟?；傻闹饕饔檬切纬闪谆ぁＨ?而，現(xiàn)有的化成步驟形成的磷化膜經(jīng)常過薄或過厚，致使磷化膜的耐鹽霧性能較差或表面阻 抗偏大。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述狀況，有必要提供一種形成的磷化膜具有良好的耐鹽霧性能及較小的表面阻抗 的鎂合金磷化方法及其化成溶液。
一種用于鎂合金磷化工藝的化成溶液，其包括磷酸、尿素、硝酸、磷酸二氫錳及單寧酸 ，其中磷酸的濃度為2.89至8.67克/升，尿素的濃度為O. 3至l克/升，硝酸的濃度為O. 39至 1.56克/升，磷酸二氫錳的濃度為6至30克/升，單寧酸的濃度為0.2至0.6克/升。
一種鎂合金磷化方法，該磷化方法依次包括脫脂、酸洗、堿洗及化成形成磷化膜的工藝 步驟。其中化成溶液包括磷酸、尿素、硝酸、磷酸二氫錳及單寧酸，其中磷酸的濃度為 2.89至8.67克/升，尿素的濃度為O. 3至l克/升，硝酸的濃度為O. 39至1. 56克/升，磷酸二氫 錳的濃度為6至30克/升，單寧酸的濃度為O. 2至0. 6克/升。
上述鎂合金磷化方法中，通過控制化成溶液的組成，使得生成的磷化膜厚度適中且均勻 ，從而避免磷化膜較薄導(dǎo)致的耐鹽霧性能較差及磷化膜較厚導(dǎo)致的表面阻抗偏大。


圖l是本發(fā)明較佳實施方式的鎂合金磷化方法的流程圖。 圖2鎂合金磷化工藝流程及參數(shù)圖。
圖3磷化過程中脫脂、酸洗、堿洗及化成步驟的溶液配方。圖4樣品測試結(jié)果圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明鎂合金磷化方法做進一步詳細說明。
請參見圖l，所示為本發(fā)明較佳實施方式的鎂合金磷化方法的流程圖，其包括以下步驟
步驟IO，提供--鎂合金工件；
步驟20，脫脂，用除油溶液去除該鎂合金工件表面的油污；
步驟30，酸洗，用酸洗溶液去除該鎂合金工件表面的氧化物與離型劑;步驟40，堿洗，用堿洗溶液去除該鎂合金工件表面的黑灰；
步驟50，化成，用化成溶液在該鎂合金表面形成磷化膜。
在步驟20中，脫脂時間可控制在4至8分鐘，脫脂溫度可控制在55至65。C。該除油溶液可 為氫氧化鈉(NaOH)或磷酸鈉(Na3P04)的水溶液。脫脂過程主要是用于去除該鎂合金工件表面 的機油、切削油等有機油?？梢岳斫猓谠撴V合金工件先經(jīng)過噴砂等方式處理后，鎂合金工 件表面沒有油污，則該步驟20可省略。
在步驟30中，酸洗時間可控制在3至5分鐘，酸洗溫度可控制在35至45。C。本實施例中， 該酸洗溶液包括濃度為5至30克/升的檸檬酸(H00CCH2C (OH) (COOH) CH2C00H)(工業(yè)級)與濃 度可為l. 5至6克/升的無硅水溶性表面活性劑(工業(yè)級)。
檸檬酸可與鎂合金工件表面的氧化物及壓鑄成型時噴涂的離型劑反應(yīng)，以去除該氧化物 及離型劑。其中可除去的氧化物包括氧化鎂(MgO)、氧化鋁(Al203)以及氧化鋅(ZnO)等；可 除去的離型劑包括高硅脂有機物((CH2、-CH(Si)n-COOR)，其中R為甲基等官能團。檸檬酸在 該酸洗溶液中可同時避免或減少在該鎂合金工件表面形成黑灰物質(zhì)(主要成分是鋁、鋅)。檸 檬酸在該酸洗溶液的濃度優(yōu)選為8至15克/升。在酸洗步驟中，檸檬酸主要發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)
MgO+2H+=Mg2++H20; A1203+6H+=2A13++3H20; ZnO+2H+=Zn2++H20; Mg+2H+=Mg2++H2;
(CH2) m-CH (Si) n-COOR+H+=R++ (CH2) m-CH (Si) n-COOH。
無硅水溶性表面活性劑用于使鎂合金工件表面反應(yīng)更加均勻，避免酸洗過程中鎂合金工 件表面產(chǎn)生過度腐蝕現(xiàn)象。該無硅水溶性表面活性劑為低泡無硅水溶性非離子型表面活性劑
4，其親水基主要是羥基。該無硅水溶性表面活性劑可為多元醇，例如聚乙二醇、甘油、季戊 四醇、蔗糖、葡萄糖與山梨醇等。為使反應(yīng)更均勻及避免浪費，無硅水溶性表面活性劑在酸 洗溶液中的濃度優(yōu)選為3至4克/升。
在步驟40中，堿洗的時間可為3至5分鐘，堿洗的溫度可為60至8(TC。該堿洗溶液中的堿 可為氫氧化鉀(KOH)或氫氧化鈉(NaOH)。
堿洗用于與鎂合金工件表面的黑灰物質(zhì)(主要成分為鋁與鋅)反應(yīng)，用以除去黑灰，使鎂 合金基材暴露出來。若采用工業(yè)級的氫氧化鉀，其在該堿洗溶液中的濃度可為60至180克/升 ;為使黑灰完全除去及避免后續(xù)磷化膜表面局部發(fā)黑及避免后續(xù)生成的磷化膜的表面阻抗偏 大，氫氧化鉀在該堿洗溶液中的濃度優(yōu)選為100至150克/升。氫氧化鉀主要發(fā)生以下化學(xué)反 應(yīng)
6K0H+2A1=2K3A103+3H2; 2K0H+Zn=K2Zn02+H2。
在步驟50中，化成的時間可為30至50秒，化成的溫度可為35至45。C。化成形成于該鎂合 金工件表面的磷化膜厚度可為5至30微米，該鎂合金工件的表面阻抗可小于2歐姆。該化成溶 液包括2. 89至8. 67克/升的磷酸(H3P04)(工業(yè)級)、0. 3至l克/升的尿素(分析純)、0. 39至 1. 56克/升的硝酸(麗03)(工業(yè)級)、6至30克/升的磷酸二氫錳(Mn(H2P04)2)(工業(yè)級)及O. 2至 0. 6克/升的單寧酸((]7必52046)(分析純)。
磷酸的主要作用是提供形成磷化膜所需要的磷酸根離子及游離態(tài)的氫離子。為使形成的 磷化膜厚度適中(如形成5至30微米的厚度的磷化膜)，從而避免磷化膜較薄導(dǎo)致的耐鹽霧性 能較差，或磷化膜較厚導(dǎo)致的表面阻抗偏大，磷酸的濃度優(yōu)選為4.34至6.5克/升。
尿素的主要作用是使磷化液對鎂合金工件具有一定的緩蝕作用，使生成的磷化膜更均勻 ，從而可避免耐鹽霧性能較差與表面阻抗較大的區(qū)域產(chǎn)生。為起到更好的緩蝕效果，同時避 免形成磷化膜的速度過慢，尿素的濃度優(yōu)選為O. 4至0. 6克/升。
硝酸的主要作用是提供游離態(tài)的氫離子，以調(diào)整化成溶液的PH值，使該化成溶液的PH值 在6.5至9.5之間，從而易于控制形成的磷化膜的反應(yīng)速度，而生成厚度適中的磷化膜。硝酸 在該化成溶液中濃度優(yōu)選為O. 62至0. 94克/升。
磷酸二氫錳的主要作用是提供錳離子、磷酸根離子及游離氫離子。為使磷化液中錳離子 的含量適中，從而可配合磷酸中的磷酸根離子生成厚度適中的磷化膜。磷酸二氫錳的濃度優(yōu) 選為10至18克/升。
單寧酸的主要作用是增加磷化膜與后續(xù)形成于磷化膜上的涂層之間的附著力。單寧酸在該化成溶液中濃度優(yōu)選為O. 4至0. 55克/升。
形成磷化膜的時間可為30秒至50秒。形成的磷化膜的主要成分為磷酸鎂(Mg3(P04)2)、磷 酸錳(Mn3 (P04) 2)等復(fù)合磷酸鹽，其中主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下
Mg+2H+=Mg2++H2;
3Mg2++2P043—=Mg3(P04)2;
3Mn2++2P043—=Mn3 (P04) 2。
復(fù)合磷酸鹽其化學(xué)代表式可為(Mg2+) A (Mn2+) b (NO3—) c (Zn2+) D (P043—) e…。
可以理解，在步驟20、步驟30、步驟40及步驟50后還可分別進行水洗步驟，以及在步驟
50后還可還進一步對該鎂合金工件進行烘烤處理，其中烘烤的時間為30至70分鐘，烘烤的溫
度為110至150。C。
為進一步對上述鎂合金磷化方法進行說明，以下將以具體實施例說明。
提供三組(第一組、第二組與第三組)鎂合金工件，該鎂合金工件的材質(zhì)均為AZ91D型鎂 合金，采用如圖2所示的工藝流程及參數(shù)，對該三組鎂合金工件進行磷化處理；且在磷化處 理過程中，第一組、第二組與第三組鎂合金工件在脫脂、酸洗、堿洗及化成工藝中所采用的 溶液相應(yīng)的組分濃度分別如圖3中的A組、B組、C組所在列所示。
磷化處理后的三組鎂合金工件，各抽樣檢測三個樣品，測試結(jié)果如圖4所示。其中，鹽 霧測試在鹽霧箱中進行，使用5%的氯化鈉溶液；表面阻抗測試使用微歐姆計與探針；附著力 是在鎂合金工件表面涂裝油漆層后，使用百格刀測試。
從圖4中可以看出，三組樣品的鹽霧測試均超過8級，表面阻抗均小于2歐姆，附著力均 大于3B?？梢姡捎帽景l(fā)明的鎂合金磷化方法處理的鎂合金工件具有良好的耐鹽霧性能、較 高的附著力及較小的表面阻抗。當該鎂合金工件應(yīng)用于便攜式電子裝置時，可確保該便攜式 電子裝置具有較強的電磁波屏蔽能力。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，當然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所 做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1一種用于鎂合金磷化工藝的化成溶液，其包括磷酸、尿素、硝酸、磷酸二氫錳及單寧酸，其中磷酸的濃度為2.89至8.67克/升，尿素的濃度為0.3至1克/升，硝酸的濃度為0.39至1.56克/升，磷酸二氫錳的濃度為6至30克/升，單寧酸的濃度為0.2至0.6克/升。
2.如權(quán)利要求l所述的用于鎂合金磷化工藝的化成溶液，其特征在于 :該磷酸的濃度為4. 34至6. 5克/升。
3.如權(quán)利要求l所述的用于鎂合金磷化工藝的化成溶液，其特征在于 :該尿素的濃度為0.4至0.6克/升。
4.如權(quán)利要求l所述的用于鎂合金磷化工藝的化成溶液，其特征在于 :該硝酸的濃度為0.62至0.94克/升。
5.如權(quán)利要求l所述的用于鎂合金磷化工藝的化成溶液，其特征在于 :該磷酸二氫錳的濃度為10至18克/升。
6.如權(quán)利要求l所述的用于鎂合金磷化工藝的化成溶液，其特征在于 :該單寧酸的濃度為0.4至0.55克/升。
7.如權(quán)利要求l所述的用于鎂合金磷化工藝的化成溶液，其特征在于 :該化成溶液的PH值在6. 5至9. 5之間。
8. 一種鎂合金磷化方法，依次包括酸洗、堿洗及化成形成磷化膜的 工藝步驟，其中在化成步驟采用一化成溶液，該化成溶液包括磷酸、尿素、硝酸、磷酸二氫 錳及單寧酸，其中磷酸的濃度為2.89至8.67克/升，尿素的濃度為0.3至l克/升，硝酸的濃度 為O. 39至1.56克/升，磷酸二氫錳的濃度為6至30克/升，單寧酸的濃度為O. 2至0. 6克/升。
全文摘要
一種化成溶液，其包括磷酸、尿素、硝酸、磷酸二氫錳及單寧酸，其中磷酸的濃度為2.89至8.67克/升，尿素的濃度為0.3至1克/升，硝酸的濃度為0.39至1.56克/升，磷酸二氫錳的濃度為6至30克/升，單寧酸的濃度為0.2至0.6克/升。本發(fā)明還提供一種采用上述化成溶液的鎂合金磷化方法，采用該方法形成的磷化膜具有良好的耐鹽霧性能及較小的表面阻抗。
文檔編號C23C22/05GK101463475SQ20071020324
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者勇 劉, 徐盛恩, 李飛翔, 召 金 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司