【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及镁合金表面处理领域，具体地说是一种镁合金电泳涂装工艺。
技术介绍
1、镁合金密度低，且机械性能良好，是实现汽车轻量化的理想金属结构材料。但镁合金耐蚀性差，对表面防护涂层的质量要求较高。阴极电泳技术作为汽车领域常用的涂装方式，应用于镁基材时效果却并不理想。一方面，镁合金表面处理技术起步较晚，涂装预处理与电泳涂装的匹配性不佳，导致漆膜附着力差；另一方面，传统磷化/铬酸盐转化涂装前处理工序存在环境污染问题，无法满足当下的环评要求，微弧氧化涂装前处理虽然性能优异，但会大幅提高生产成本。在“环保要求+能源成本”的双重驱动下，企业亟需开发出一种适用镁合金的电泳涂装工艺。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种经济、环保型的镁合金电泳涂装工艺，在实现电泳漆膜附着力强的前提下，同时兼顾低污染及低成本的生产要求。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种镁合金电泳涂装工艺，具体步骤如下：
4、步骤1：对镁合金进行前处理
5、(1)将镁合金浸泡在含有氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠的碱性溶液中，室温条件3～5min，去除表面残留的油脂和污物；
6、(2)碱洗后的镁合金经流水洗后浸泡在含有柠檬酸、乳酸、十二烷基磺酸钠的活化处理液中，室温条件处置5s～2min，使镁基体表面粗化并增加活性点，利于化学转化过程中成膜物质的均匀沉积；
7、步骤2：对镁合金进行化学转化处理
8、经前处理后的镁合金选择浸渍
9、其中，转化处理溶液中包含：锆钛酸和/或锆钛酸盐、双氧水、成膜助剂、硅烷偶联剂，ph值使用范围为2.0～3.5；
10、步骤3：涂装前高温预处理
11、将化学转化处理后的镁合金部件悬挂于170～190℃的鼓风干燥箱内，静置10～15min，转化膜内水合化合物经高温预处理后脱水缩合，造成膜层表面的微裂纹结构进一步释放，利于与后续电泳漆膜形成机械嵌合，提高漆膜附着力；
12、步骤4：涂装电泳涂料
13、(1)将电泳漆以1:3～1:5的重量比例与去离子水混合，在25±1℃恒温水域中连续搅拌48h充分熟化形成电泳漆液；
14、(2)将高温预处理后的镁合金化学转化部件浸泡于配制的电泳漆液中，镁合金部件作为阴极，不锈钢板作为阳极，进行电泳涂装；
15、(3)将电泳后的镁合金部件进行流水冲洗，沥干，并在170～190℃下高温固化20～30分钟。
16、所述的镁合金电泳涂装工艺，在步骤1碱性溶液中，氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠的浓度分别为20～40g/l、20～40g/l、10～30g/l，余量为水。
17、所述的镁合金电泳涂装工艺，在步骤1活化处理液中，柠檬酸、乳酸、十二烷基苯磺酸钠的浓度分别为20～40g/l、5～15g/l、0.5～2g/l，余量为水。
18、所述的镁合金电泳涂装工艺，在步骤2转化处理溶液中，锆钛酸和/或锆钛酸盐浓度为2～5g/l，双氧水浓度为2～5g/l，成膜助剂浓度为0.5～5g/l，硅烷偶联剂浓度为1～5g/l，余量为水。
19、所述的镁合金电泳涂装工艺，锆钛酸为氟锆酸、氟钛酸中的一种或其复配，锆钛酸盐为氟锆酸钾、氟钛酸钾中的一种或其复配，成膜助剂为植酸、单宁酸中的一种或其复配，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或两者以上复配。
20、所述的镁合金电泳涂装工艺，经步骤2化学转化处理后的膜层厚度在100nm～5μm范围内可控，耐蚀性能与传统磷酸盐转化膜相当。
21、所述的镁合金电泳涂装工艺，在步骤3中，高温预处理前，镁合金化学转化部件需用去离子水充分清洗，并沥干；高温预处理后的部件在室温冷却后备用。
22、所述的镁合金电泳涂装工艺，在步骤4中，电泳漆液配制后的熟化过程采用磁力搅拌方式进行。
23、所述的镁合金电泳涂装工艺，在步骤4电泳涂装中，电泳电压为60～140v，电泳时间为2～3min，阴阳极板距离为3～5cm，电泳漆液温度控制为25±2℃。
24、所述的镁合金电泳涂装工艺，经电泳涂装后，镁合金部件的电泳漆膜附着力≥20mpa。
25、本专利技术的设计思想是：
26、(1)化学转化液部分思路
27、首先，氟锆酸(盐)及氟钛酸(盐)在水溶液中遇碱会生成胶体状锆及钛的氧化物，这两种氧化产物化学稳定性高，是理想的成膜物质。但是，由于镁合金微观表面结构不均匀，基体相与金属间化合物间具有较大的电位差。当镁合金浸泡在酸性锆(钛)酸盐水溶液中时，在微电偶的作用下，电位更正的金属间化合物作为微阴极，其周围会发生快速的析氢反应，从而导致金属间化合物附近oh-富集，氧化锆的沉积量明显高于其他位置。这种不均匀的膜层状态既会降低其对基体的防护作用，同时也会影响后续的涂覆性能。为了解决此问题，需要在锆钛基础液中添加适量的氧化剂，从而抑制基体表面微阴极区过量的析氢反应，保证各位置锆钛氧化物的均匀沉积。
28、其次，锆系陶瓷转化膜耐蚀性能不理想，一定程度与其极薄的膜层厚度有关，添加适量无机或有机型成膜助剂，协同锆钛氧化物参与成膜反应，一定程度上改善膜层厚度，提高其防护性能。
29、最后，为了进一步提高转化膜与涂装漆膜间的附着力，采用少量硅烷偶联剂对其成膜液进行改性，使转化膜表面掺杂一定量有机成膜物质，易于与有机涂层更好的界面结合。
30、(2)高温涂装预处理思路：
31、化学转化处理在水溶液中进行，成膜物质在镁基体表面将以大量水合化合物的形式存在。高温条件下，水合化合物经脱水缩合会使转化膜内部的应力增加，导致膜层表面的微裂纹尺寸扩张。考虑到电泳涂装后必须进行170～190℃的高温固化工序，若化学转化膜表层的微裂纹在此阶段扩张，势必造成电泳漆膜的不完全涂覆，局部缺陷会严重影响漆膜附着力。因此，我们设计在电泳涂装前预先对镁合金化学转化膜进行170～190℃的高温预处理，充分释放转化膜表层的微裂纹，有利于后续电泳漆液的填充。一方面解决了膜基界面间的局部缺陷问题，另一方面，借助转化膜表面微裂纹所提供的“啮齿”结构，与电泳漆膜间形成机械嵌合作用，以增加物理连接力的方式提高漆膜附着力。
32、本专利技术具有如下优点及有益效果是：
33、1.本专利技术的镁合金化学转化处理液中不含磷酸盐及铬、锌、镍等污染离子，对环境污染小，符合企业污染物排放标准，属于绿色环保型工艺。而且，该工艺简单，成本低廉，常温条件即可操作，可采用浸渍或喷淋两种处理方式，常温、短时间内即可在镁基体表面形成颜色均匀、覆层完整致密的防护膜，成膜稳定，且处理液易于控制，无沉淀废渣等，适用于工业化生产。经该工艺制备的镁合金化学转化膜厚度在100nm～5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种镁合金电泳涂装工艺，其特征在于，具体步骤如下：
2.按照权利要求1所述的镁合金电泳涂装工艺，其特征在于，在步骤1碱性溶液中，氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠的浓度分别为20～40g/l、20～40g/l、10～30g/l，余量为水。
3.按照权利要求1所述的镁合金电泳涂装工艺，其特征在于，在步骤1活化处理液中，柠檬酸、乳酸、十二烷基苯磺酸钠的浓度分别为20～40g/l、5～15g/l、0.5～2g/l，余量为水。
4.按照权利要求1所述的镁合金电泳涂装工艺，其特征在于，在步骤2转化处理溶液中，锆钛酸和/或锆钛酸盐浓度为2～5g/l，双氧水浓度为2～5g/l，成膜助剂浓度为0.5～5g/l，硅烷偶联剂浓度为1～5g/l，余量为水。
5.按照权利要求1或4所述的镁合金电泳涂装工艺，其特征在于，锆钛酸为氟锆酸、氟钛酸中的一种或其复配，锆钛酸盐为氟锆酸钾、氟钛酸钾中的一种或其复配，成膜助剂为植酸、单宁酸中的一种或其复配，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种
6.按照权利要求1或4所述的镁合金电泳涂装工艺，其特征在于，经步骤2化学转化处理后的膜层厚度在100nm～5μm范围内可控，耐蚀性能与传统磷酸盐转化膜相当。
7.按照权利要求1所述的镁合金电泳涂装工艺，其特征在于，在步骤3中，高温预处理前，镁合金化学转化部件需用去离子水充分清洗，并沥干；高温预处理后的部件在室温冷却后备用。
8.按照权利要求1所述的镁合金电泳涂装工艺，其特征在于，在步骤4中，电泳漆液配制后的熟化过程采用磁力搅拌方式进行。
9.按照权利要求1所述的镁合金电泳涂装工艺，其特征在于，在步骤4电泳涂装中，电泳电压为60～140V，电泳时间为2～3min，阴阳极板距离为3～5cm，电泳漆液温度控制为25±2℃。
10.按照权利要求1所述的镁合金电泳涂装工艺，其特征在于，经电泳涂装后，镁合金部件的电泳漆膜附着力≥20MPa。
...【技术特征摘要】
1.一种镁合金电泳涂装工艺，其特征在于，具体步骤如下：
2.按照权利要求1所述的镁合金电泳涂装工艺，其特征在于，在步骤1碱性溶液中，氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠的浓度分别为20～40g/l、20～40g/l、10～30g/l，余量为水。
3.按照权利要求1所述的镁合金电泳涂装工艺，其特征在于，在步骤1活化处理液中，柠檬酸、乳酸、十二烷基苯磺酸钠的浓度分别为20～40g/l、5～15g/l、0.5～2g/l，余量为水。
4.按照权利要求1所述的镁合金电泳涂装工艺，其特征在于，在步骤2转化处理溶液中，锆钛酸和/或锆钛酸盐浓度为2～5g/l，双氧水浓度为2～5g/l，成膜助剂浓度为0.5～5g/l，硅烷偶联剂浓度为1～5g/l，余量为水。
5.按照权利要求1或4所述的镁合金电泳涂装工艺，其特征在于，锆钛酸为氟锆酸、氟钛酸中的一种或其复配，锆钛酸盐为氟锆酸钾、氟钛酸钾中的一种或其复配，成膜助剂为植酸、单宁酸中的一种或其复配，硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷...
【专利技术属性】
技术研发人员：董凯辉，宋影伟，杨佳宇，贾娈娈，董其娟，牌君君，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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