镁合金的表面处理方法及镁合金构件技术

本发明专利技术提供一种镁合金表面的处理方法及镁合金构件。包含有进行镁合金表面油脂的脱脂步骤，进行化学蚀刻处理的化学蚀刻步骤及利用金属表面化学处理液形成金属表面化学处理步骤的表面处理方法，而化学蚀刻步骤是使镁合金表面接触到含有磷酸化合物的水溶液内，以磷附着量计使形成１０～２０００ｍｇ／ｍ↑［２］的磷酸镁被膜的步骤为特征的镁合金表面处理方法，及由该表面处理方法经过表面处理的镁合金构件。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种镁合金表面的处理方法及镁合金构件，该处理方法可以使镁合金表面具有优越的耐蚀性和增强涂膜的附着性，及经过表面处理的镁合金构件。目前汽车或二轮车、家电等使用的多数金属材料构件(铝合金、钢铁、镁合金等)都要求有耐蚀性或美观，再经过各种表面处理后，于以涂覆并使用。表面处理的目的是去除原材表面上残有的切削油等污染物，使其表面形成精致的化学被膜，具有耐蚀性及涂膜附着性。近年，由地球环境保护为目的，有积极使用镁合金的趋势，镁合金在实用金属中有着质轻并且回收性优越的特点。例如在汽车领域，由于以提高燃料费为目的的车辆轻量化，至目前为止原使用钢铁或铝合金制作的构件正开始改用镁合金制作。又，在家电领域，以笔记型电脑或移动电话的框体为中心，有从习用的塑胶转移至回收性优越的镁合金的趋势。而镁合金构件的大部分是用模铸法，触变成形(thixomoulding)法予以成形。这种铸造法是以高速、高压将熔融或半熔融状态的镁合金注入模具内并予成形，以尺度精确或生产性优越为特徵。又依制品的不同也有采用伸展镁合金板的模压成形法或锻造法予以成形。相关的镁合金构件，是与钢铁或铝合金情形同样的在给予表面处理后予以涂布。镁合金属于实用金属中具有活性且容易腐蚀的性质，所以象对钢铁或铝合金表面进行表面处理使其形成精致且均匀的金属表面被膜是很重要的。但是由于镁合金表面呈化学性不均匀，因此要在使表面形成精致且均匀的金属表面被膜是很困难的。下面详细说明镁合金表面的化学不均匀性。通常，汽车或二轮车、家电等所使用的镁合金内，为使成形性或机械强度、展性等特性提高，大量添加有铝或锌、锰等合金成分。例如最通常的铸造用镁合金AZ91，添加的合金成分中有铝9％及锌1％。在利用化学反应并使形成金属表面化学处理被膜的处理步骤，原材中的此等合金成分对表面处理常有甚大的影响。所谓形成致密的金属表面化学处理被膜，是指该合金成分致密且均匀的分布在原材中。然而在利用模铸法或触变成形法所形成的镁合金构件中，铝、锌等合金成分并非均匀的分布于原材中，有偏析的情形居多。在此，对镁合金的偏析再予详细说明。通常，偏析是意指金属中的杂质或合金成分分布成为不均匀的现象。合金凝固之际引起偏析的情形最多，例如，在用模铸法或触变成形法成型过程中，与模具最初接近的部位(溢流部附近)因最先凝固，故纯度较高，但後面凝固的部位(闸部附近)则杂质或合金成分浓度变高。另外，制品厚壁部的中心部因最后凝固，合金成分虽以极高浓度偏析，但在模铸法或触变成形法成型时，注入后的凝固之际会加压，合金成分呈高浓度偏析的液相会由固相之间钻出，利用毛细孔现象可由表面侧渗出。此型式的偏析，被称作巨观偏析。另一方面，观察镁合金的金属组织时，则是由纯度较高的镁而成的α相，及由合金成分而成的金属间化合物的β相，例如Mg17Al12的构成。此β相并非均匀的分布于原材中，于粒界呈偏析的情形居多。此型式的偏析被称作微观偏析。如上述，巨观偏析及微观偏析，不论何种形式，均由于铸造时的冷却速度或加压条件等可显示出各种行为，因此，即使为相同组份的合金，依构件的形状或部位、铸造条件等不同，偏折程度或金属组织亦不同，因而该表面呈化学上不均匀，欲使形成致密且均匀的金属表面化学处理被膜就变成较困难。至于镁合金表面处理方法，一般使用以下三种类型的处理步骤。处理步骤1脱脂→水洗→金属表面化学处理→水洗→纯水洗→干燥处理步骤2脱脂→水洗→化学蚀刻→水洗→金属表面化学处理→水洗→纯水洗→干燥处理步骤3脱脂→水洗→化学蚀刻→水洗→脱污物(smut)处理→水洗→金属表面化学处理→水洗→纯水洗→干燥在各种处理步骤中，脱脂步骤是以去除机械油、切削油等轻度有机污垢为目的。化学蚀刻步骤是以溶解去除机械油、切削油等轻度有机污垢、脱模剂、合金偏折层及氢氧化物层等最表层为目的。脱污物处理步骤是以去除在化学蚀刻步骤已残存于表面的污物，即由蚀刻发生的腐蚀生成物，或未予蚀刻而已稠化于表面的合金成分等残渣为目的。在金属表面化学处理是使表面上形成铬酸盐或磷酸锰等金属表面化学处理被膜，以提高耐蚀性及涂膜附着性。各处理步骤依据对表面处理的要求或该表面污染程度，可适当的分开使用。例如在脱模剂大量附着的构件适用处理步骤2或处理步骤3，反之对脱模剂附着量较少的构件则适用于处理步骤1。到目前为止，与前述表面处理方法有关的方法及见解，在许多报导中提出。与金属表面化学处理液有关的，可大致区分成含有六价铬处理液(铬酸盐)及不含有六价铬处理液(非铬酸盐)。在含有六价铬处理液方面，美国Dow chemical公司所开发的处理液是广为人知的，且已达到实用化阶段。例如“铬酸处理液(Dow1法)”、“重铬酸处理液(Dow7法)”、“碱性重铬酸处理液(Dow9法)”、“铬酸锰处理液(Dow22法)”等。这些处理液系比较难受表面分散性的影响，耐蚀性及涂膜附着性优越。然而，这些处理液中所含有的六价铬对人体是有害的，而不含有六价铬处理液是令人期待的。至于采用不含有六价铬的处理液，进一步较难受表面分散性的影响，可更进一步提高耐蚀性及涂膜附着性的表面处理方法是令人期待的。对不含有六价铬的金属表面化学处理液，也有报导了许多专利技术。例如将含有由硝酸、硫酸及磷酸中选择至少一种腐蚀液涂布于构件上并形成耐蚀性保护被膜的“镁合金制构件的防蚀处理法(日本特公平5-58073号公报)”，由金属烷氧化物、金属乙醯基醋酮酸酯、金属羧酸盐中选出的至少一种有机金属化合物，与具有酸、碱及其盐类、或羟基、羧基、胺基中任何一种的有机化合物选出的至少一种被膜形成助剂而成的“金属表面处理方法(日本特开平9-228062号公报)”，使镁合金制构件表面与有机酸或有机酸的可溶性盐的水溶液反应，始于镁金属表面上形成镁及有机酸的难溶性盐的“镁合金制构件的表面处理方法及以该方法进行表面处理的镁合金制构件(日本特开平9-241861号公报)”，以各经特定出锌离子、锰离子、磷酸离子、氟化合物、被膜形成助剂、镍离子、钴离子、铜离子的各浓度的水溶液处理的“镁合金材的高耐蚀性涂膜形成方法(日本特开平9-24338号公报)”，以含有过锰酸或锰酸的水溶性盐的至少一种的水溶液处理镁基金属成形体的“镁基金属成形体的表面改质方法(日本特开平8-35073号公报)”等。然而，这些金属表面化学处理液不论何者均易受原材的分散性的影响，有性能不安定等问题。又，与脱脂步骤所用的脱脂剂、及化学蚀刻步骤用的蚀刻剂有关的专利技术也有报导，例如于含有指定量的过硫酸盐水溶液内，以添加由硫酸、盐酸、硝酸或草酸选出的至少一种的“镁及镁合金用酸洗浴(日本特开昭53-102231号公报)”，酸洗镁合金后，以含有指定量的乙二胺四醋酸的碱性水溶液对以残存于表面的污物进行脱污物处理的“去除来自镁合金表面污物方法(日本特开平6-220663号公报)”等。这些专利技术是以蚀刻镁合金表面，去除脱模剂、氧化被膜及合金偏折为目的。然而，即使适用这些方法欲使镁表面上形成致密且均匀的金属表面化学处理一事是困难的，欲获得优越的耐蚀性及涂膜附着性是困难的。本专利技术的目的是提供一种镁合金表面的处理方法及镁合金构件，具体地说明是提供一种用于脱模剂、氧化物层及铝或锌等的合金成分偏折层存在的镁合金表面上形成致密且均匀的金属表面化学处理被膜，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金表面的处理方法，其特征在于：包含有进行镁合金表面油脂的脱脂步骤，进行化学蚀刻处理的化学蚀刻步骤及利用金属表面化学处理液形成金属表面化学处理步骤，所述化学蚀刻步骤是使镁合金表面接触至含有磷酸化合物水溶液内，以磷附着量计使形成１０～２０００ｍｇ／ｍ↑［２］磷酸镁被膜的步骤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大下贤一郎，本泽正博，
申请(专利权)人：日本巴卡莱近估股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]