一种镁合金的电解抛光液及其表面抛光处理方法

一种镁合金的电解抛光液及其表面抛光处理方法

专利名称：一种镁合金电解抛光液及其表面抛光方法 一种镁合金电解抛光液及其表面抛光方法

技术领域：

本发明涉及一种镁合金电解抛光液，还涉及一种镁合金表面抛光处理方法。

背景技术：

：镁合金具有质量轻、比强度高、散热性好、电磁屏蔽性好、抗冲击性好、可回收性好等特点，广泛应用于汽车制造、光学仪器、计算机、IT通讯等领域。由于镁合金化学活性极强，表面易生成碱性氧化膜，在空气中难以长时间保持表面光泽，因此镁合金的电化学抛光技术尤为重要。镁合金电化学抛光可使其表面光滑亮丽，在空气中能长时间保持金属光泽，同时也为化学镀、电镀等其他表面处理做好准备。由于镁合金化学性质过于活泼，传统的电化学抛光方法难以达到预期效果，目前与镁合金相关的电化学抛光技术也较少。 《铸造镁合金电解抛光工艺研究》孙亚茹，刘征，吴迪，沈阳工业大学学报，2004，26（3）：1111-112，公开了一种铸造镁合金电解抛光工艺，该工艺主要采用的抛光电解抛光液为磷酸和无水乙醇，抛光后的产品表面比较光滑，但耐腐蚀性能不够，且乙醇易挥发、消耗量大。

发明内容本发明的目的在于解决现有电化学抛光方法中镁合金耐腐蚀性能和电解液稳定性的问题，提出一种镁合金电解抛光液及镁合金表面抛光方法。本发明提供一种镁合金电解抛光液，包括磷酸、整平剂、光亮剂和多元醇，其中磷酸与多元醇的体积比为3:5-7，其中多元醇包括丙二醇、乙二醇、丙三醇、丁二醇中的一种或几种的混合物。本发明提供一种镁合金表面抛光方法，包括以下步骤：(a)镁合金的预处理；(b)对预处理后的镁合金进行电化学抛光；(c)对电化学抛光后的镁合金进行碱洗钝化；经过上述步骤，得到表面抛光处理的镁合金，其中电化学抛光采用本发明提供的镁合金电解抛光液。 与现有技术相比，本发明提供的电解抛光液及电解抛光方法具有以下优点：1、本发明采用磷酸-多元醇体系的电解抛光液，多元醇比乙醇稳定，不易挥发，成本低。2、本发明采用含有多元醇的电解抛光液，多元醇的燃点高，在电化学抛光过程中不会释放大量的热量，安全性好。3、表面抛光后得到的镁合金的耐腐蚀性能明显提高，长时间置于空气中后其金属光泽不发生变化。具体实施方式本发明提供的镁合金电解抛光液含有磷酸、整平剂、光亮剂和多元醇，磷酸与多元醇的体积比为3：5-7。

电解抛光液中，多元醇包括丙二醇、乙二醇、丙三醇、丁二醇中的一种或几种的混合物。现有技术中采用乙醇，不稳定，易挥发，用量大，成本高。电解抛光液中整平剂浓度为23g.L-1，光亮剂浓度为12g.L-1。整平剂为胺类，优选为硫脲、三乙醇胺中的一种或两种。加入的光亮剂为糖类，优选为葡萄糖、淀粉中的一种或两种。电解抛光液中不含水，一般控制电解抛光液含水量在0.001%以下，防止磷酸溶于水，产生大量氢离子，加速腐蚀。本发明提供的镁合金表面抛光处理方法，包括以下步骤：(a)镁合金的预处理； (b)预处理后的镁合金电化学抛光；(c)电化学抛光后的镁合金碱洗钝化；经过上述步骤，得到表面抛光处理后的镁合金，其中，电化学抛光采用本发明提供的镁合金电解抛光液。预处理技术为本领域技术人员所熟知，本发明对预处理方法没有特殊要求，一般预处理依次包括镁合金工件表面超声波脱脂、酸洗，预处理中的超声波脱脂是为了去除镁合金表面的油脂及其氧化物，超声波脱脂方法为本领域技术人员所熟知的超声波脱脂，本发明中，将镁合金置于钠盐溶液中，加热至40℃，超声波清洗35分钟；用纯水清洗，得到超声波脱脂后的镁合金。

钠盐溶液包括Na3(PO3)2的混合溶液，其中浓度为20g/L，Na3(PO3)2的浓度为25g/L。前处理中的酸洗是将经过超声波脱脂后的镁合金浸入酸洗液中进行酸洗，目的是去除表面的氧化膜和变质层，活化镁合金表面。酸洗方法为本领域技术人员所熟知。本发明中，将镁合金工件浸入酸洗液中，时间为3050秒。酸洗液为含硝酸和氟化氢钠的溶液，其中硝酸浓度为4.12g/L，氟化氢钠浓度为85g/L。 电化学抛光是将预处理后的镁合金材料置于装有电解抛光液的抛光槽中，以镁合金材料为阳极，不锈钢板为阴极，电解抛光液为本发明提供的电解抛光液。本发明提供的方法，电化学抛光的条件包括：抛光电源为直流电源，电压为0.15V，优选为8.10V，抛光温度为40℃-90℃，优选为70℃-80℃，抛光时间为26分钟，优选为34分钟。进一步优选的技术方案是将电化学抛光后的镁合金工件置于有机溶剂中浸泡30-50秒，以除去电化学抛光过程中产生的吸附在镁合金工件表面的物质，防止腐蚀。 所述有机溶剂为本领域技术人员常用的各种有机溶剂，例如异丙醇、乙醇、丙酮、乙二醇、聚乙二醇中的一种或多种。

本发明中，优选乙二醇。碱洗方法为本领域技术人员熟知的各种碱洗方法，该步骤中采用碱洗溶液去除镁合金表面残留的酸溶液，碱洗溶液选自氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种的组合，优选为1.1gL NaOH溶液或180-230gL KOH溶液。碱洗过程中，将镁合金工件浸入碱洗溶液中，碱洗溶液温度为70℃-80℃，浸入时间为35分钟。钝化过程为本领域技术人员熟知的钝化过程，该步骤中，通过钝化溶液介质的作用，镁合金工件表面生成腐蚀产物，产物为致密的钝化膜，提高了镁合金表面的耐腐蚀性能。 本发明所采用的钝化液包括三聚磷酸钠和硅酸钠，其中三聚磷酸钠的浓度为13gL ，硅酸钠的浓度为15-25gL ”。根据本发明提供的方法，在钝化过程中，将镁合金工件浸入钝化液中，钝化温度为60.C80℃，浸入时间为35分钟。根据本发明提供的处理方法，还包括各处理工序之间的水洗工序，各工序之间的水洗次数没有特殊限制，只要充分去除清洗镁合金表面的处理液即可。优选的，超声波脱脂后的水洗次数为1-3次；酸洗、碱洗后的水洗次数为4-6次；电化学抛光后的水洗次数为1-3次。

清洗过程中所用的水可以是现有技术中的各种水，例如市政自来水、去离子水、蒸馏水、纯净水或它们的混合物，本发明优选使用去离子水。镁合金表面抛光方法还包括在最终清洗过程之后的干燥过程，干燥过程可以是本领域技术人员熟知的方法，例如真空干燥、自然干燥、鼓风干燥等。本发明优选将工件放入烤箱中干燥，温度为80℃。本发明提供的方法可以对IT和汽车部件的镁合金进行表面处理，尤其适用于AZ91D型镁合金。在本发明的具体实施例中，以AZ91D型镁合金为样品进行表面抛光处理。下面通过实施例对本发明作进一步说明。实施例1本实施例说明本发明提供的镁合金电解抛光液及镁合金表面抛光处理方法。 （1）超声波脱脂将20g Na2O3和25g Na3(PO3)2的混合溶液加热至40℃。然后将毫米级AZ91D（浙江永康市新源镁合金有限公司）镁合金试样在上述溶液中超声波清洗5分钟。取出，冷却至室温，然后将镁合金浸泡在去离子水中1分钟。 （2）酸洗在浓度为4.12g/L的HNO3溶液中加入配制酸洗液。将超声波脱脂后的镁合金工件浸泡在上述酸洗液中40秒。

(3)镁合金电化学抛光用电解抛光液包括80g三乙醇胺作为整平剂，80g葡萄糖作为光亮剂，15L磷酸，25L丙二醇，磷酸与丙二醇的体积比为3:5。搅拌均匀，得到40L电解抛光液。镁合金工件经超声波脱脂后，用去离子水清洗、酸洗，然后放入抛光槽中采用恒压方式进行抛光。抛光处理条件1)以不锈钢板为阴极，以镁合金材料为阳极，以上述电解抛光液为导电介质，槽温为70℃，抛光时间为4分钟；2)抛光条件为电压10V，电流5.1A。将抛光后的镁合金工件放入适量的乙二醇中，浸泡40秒。 去离子水冲洗1分钟。 (4)碱洗 配制240g NaOH溶液，加热至80℃，将步骤(3)得到的镁合金工件浸泡在NaOH水溶液中3分钟。 (5)钝化 去离子水中加入1g三聚磷酸钠和20g硅酸钠配制钝化液，加热至70℃，将碱洗后的镁合金工件浸泡5分钟，取出放入烤箱中烘干，温度为80℃，表面抛光后得到镁合金样品A1。 实施例2 本实施例说明本发明提供的电解抛光溶液及镁合金表面抛光方法。 采用与实施例1相同的方法对镁合金样品进行表面处理，不同之处在于电解抛光液的组分包括三乙醇胺80g、葡萄糖80g、磷酸12L、丙二醇15L、乙二醇13L，磷酸与多元醇的体积比为3:7。搅拌均匀，得到40L电解抛光液。

抛光处理条件1）槽温为80℃，抛光时间为5分钟；2）抛光条件为IOV电压，4.9A电流。按照上述方法，得到表面抛光完毕的镁合金样品A2。实施例3本实施例说明本发明提供的镁合金电解抛光液及镁合金表面抛光方法。对镁合金样品进行表面处理，与实施例1相同，不同之处在于电解抛光液的组分包括80g三乙醇胺、80g葡萄糖、15L磷酸、15丙二醇、10L乙二醇，磷酸与多元醇的体积比为3:5，搅拌均匀得到40L电解抛光液。抛光处理条件O槽温为80℃，抛光时间为5分钟； 2)抛光条件为8V电压、4.3A电流。抛光后的镁合金不浸入有机溶剂中，直接用去离子水冲洗。按照上述方法，得到表面抛光后的镁合金样品A3。 实施例4 本实施例说明本发明提供的镁合金电解抛光液及镁合金表面抛光方法。镁合金样品表面处理方式与实施例1相同，不同之处在于：1)抛光槽温度为75℃，抛光时间为5分钟；2)抛光条件为10V电压、5.5A电流。按照上述方法，得到表面抛光处理的镁合金样品A4。 实施例5 本实施例说明本发明提供的用于电解抛光镁合金的电解抛光液及镁合金表面抛光处理方法。镁合金样品表面处理方式与实施例1相同。

不同之处在于电解抛光液的组分包括80g三乙醇胺、80g硫脲、80g葡萄糖、80g苯并三唑、15L磷酸、10L丙二醇、15L1,4-丁二醇，磷酸与多元醇的体积比为3:5。搅拌均匀，得到40L电解抛光液。抛光处理条件1)槽温为72℃，抛光时间为4分钟；2)抛光条件为电压10V，电流4.7A。另外，钝化液中，三聚磷酸钠浓度为3gL-1，硅酸钠浓度为20gL-1。按照上述方法，得到表面抛光处理后的镁合金样品A5。 实施例6 本实施例说明本发明提供的用于电解抛光镁合金的电解抛光液及镁合金表面抛光处理方法。处理镁合金样品表面的方法与实施例1相同，不同之处在于钝化液不同，在室温22℃的去离子水中加入20g聚乙二醇和10g苯并三唑，混合均匀；钝化时间为28分钟。按照上述方法得到表面抛光处理后的镁合金样品A6。 对比实施例1 处理镁合金样品表面的方法与实施例1相同，不同之处在于电解抛光液的组分包括80g三乙醇胺、80g葡萄糖、20L磷酸、15丙二醇、5L1,4-丁二醇，磷酸与多元醇的体积比为1:1。 搅拌均匀，得到40L电解抛光液。抛光处理条件1）槽温80TC，抛光时间5分钟；2）抛光条件电压IOV，电流3.7A。

按上述方法得到表面抛光处理后的镁合金样品B1。对比例2对比例2中，采用《铸造镁合金电解抛光工艺研究》孙亚茹，刘征，吴迪，沈阳工业大学学报，2004年6月，第26卷，第3期，公开的镁合金表面抛光电解抛光液配方对镁合金样品进行表面处理。镁合金样品表面处理方法与实施例1相同，不同之处在于电解抛光液由15L磷酸和25L无水乙醇组成，并加入80g整平剂三乙醇胺和40g光亮剂苯并三唑；抛光时槽液温度为55℃。按上述方法得到表面抛光处理后的镁合金样品B2。 性能测试中性盐雾试验GB/，将抛光后的工件样品全部放入温度为35℃、相对湿度为85％的试验箱(无锡市苏南检测设备有限公司，YWX/Q-250)中，用PH=6.8的溶液(溶液成分50g/L NaCl)连续喷淋10小时。再放入温度为40℃、相对湿度为80％的试验箱中，连续96小时。实验结果如表1所示。由表1中的实验结果可以看出，采用本发明提供的技术方案得到的镁合金表面的耐腐蚀性能明显提高。同时，本发明的钝化液明显优于现有技术公开的电解抛光液和钝化液。

实施例1和实施例6的测试结果表明，采用本发明的含有三聚磷酸钠和硅酸钠的钝化液，可以进一步解决抛光后镁合金表面的耐腐蚀问题。实施例1和对比例2的测试结果表明，本发明的电解抛光液采用磷酸-多元醇体系，得到的抛光后的镁合金样品的耐腐蚀性能更佳，且多元醇不易挥发，消耗量少。权利要求1.一种镁合金电解抛光液，含有磷酸、整平剂、光亮剂和多元醇，其特征在于磷酸与多元醇的体积比为3:5-7，其中多元醇包括丙二醇、乙二醇、丙三醇、丁二醇中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的电解抛光液，其特征在于整平剂为硫脲和/或三乙醇胺。 3.根据权利要求1所述的电解抛光液，其特征在于，所述光亮剂为葡萄糖和/或淀粉。4.一种镁合金表面抛光方法，包括以下步骤：(a)对镁合金进行预处理；(b)将预处理后的镁合金置于权利要求1至4中任一项的电解抛光液中进行电化学抛光；(c)对电化学抛光后的镁合金进行碱洗钝化；通过以上步骤，得到表面抛光的镁合金。5.根据权利要求4所述的方法，还包括在步骤(b)所述的电化学抛光后，将镁合金放入有机溶剂中洗涤。 6.根据权利要求4或5所述的方法，其中步骤(b)中所述的电化学抛光为将镁合金材料置于盛有电解抛光液的抛光槽中，以镁合金材料为阳极，不锈钢板为阴极，电化学抛光的条件为电压为0.15V，抛光温度为40℃-90℃，抛光时间为2-6分钟。

7.根据权利要求6所述的方法，其中电压为810V，抛光温度为70℃-80℃，抛光时间为35分钟。8.根据权利要求4或5所述的方法，其中步骤(c)中的碱洗采用包括氢氧化钠和/或氢氧化钾的水溶液的碱洗溶液，碱洗温度T为70℃-80℃，碱洗时间为23分钟。9.根据权利要求4或5所述的方法，其中步骤(c)中的钝化采用包括三聚磷酸钠和硅酸钠的钝化溶液，其中三聚磷酸钠的浓度为13g.L"，硅酸钠的浓度为1525g.L"。全文摘要本发明涉及一种用于镁合金电解抛光的电解抛光液及镁合金表面抛光方法。 本发明提供的电解抛光液含有磷酸、多元醇、整平剂和光亮剂，磷酸与多元醇的体积比为3:5-7。多元醇包括丙二醇、乙二醇、丙三醇、丁二醇中的一种或几种的混合物。本发明提供的镁合金表面抛光处理方法包括前处理、电化学抛光、碱洗、钝化等步骤，其中电化学抛光所用的电解抛光液为本发明提供的电解抛光液。本发明生产工艺简单、省时、易于批量生产，经最终处理后的镁合金工件的耐腐蚀性能明显提高，即使长时间置于空气中也能长时间保持金属光泽。 文献号 C25F3/公开日 2009年12月2日 申请日 2008年5月30日 优先权日 2008年5月30日 发明人 陈彦伟 申请人：比亚迪股份有限公司