当前位置:首页 >> 机械/仪表 >>

镁合金的表面处理


鎂合金的表面處理

鎂合金表面處理及其功能
鎂合金零件常見之表面處理大致可分為﹕油與蠟之外表被覆﹑化成處理 法﹑ 陽極氧化法﹑噴漆法﹑電鍍法﹑氣體/電漿氮化法﹑雷射合金化﹐而一般機械 方法如拋光﹑擦光﹑滾桶研磨﹑及震動磨蝕法亦可使用表面處理方法使用選 擇所需考慮之因素 1.表面處理是否僅裝飾或美觀用途 2.鎂合金零件是否具備

撤N程度之保護特性或機械效益只強化。 3.上述功能皆頇滿足 若鎂合金零件之應用僅頇面對風化間歇性之潤濕﹐而不需有豪華美麗外 觀﹐ 則不需做任何表面處理﹐但有些表面處理具較復雜程度之涂裝﹐可在長期嚴 苛環境下保護零件。 表面處理之應用亦頇考慮到整體經濟成本效益﹐要選擇最佳條件之表面處 理﹐必頇了解鎂零件所處之環境條件﹐急鎂零件表面處理之耐腐蝕行為及機 械特性。鎂金屬表面處理最佳條件之決定因素包括可容忍之腐蝕程度及操作 環境之嚴苛程度。壓鑄鎂合金于汽車零組件應用﹐對嚴苛之鹽霧暴露﹐及未 做化學處理或被覆之電解腐蝕抑止效果﹐皆優于碳鋼及壓鑄380鋁材。而于油 臘被覆﹑化學處理及噴涂﹐電鍍技朮亦皆可滿足裝飾及保護需求。

鎂合金表面處理及其功能
鎂合金表面可用化學法或電化學法做表面處理﹐這些被覆物可 取代天然之氫氧化物(Mg(OH)2)或碳酸鹽(MgCO3)被覆物﹐且具更佳之 耐蝕性。這些表面處理對有機被覆物具更佳之相容性﹐也可單獨使 用以抗拒一般性之暴露。化成處理后可應用有機被覆物做許多結構 性之應用﹐優勢噴涂前需做樹脂封孔。所有鎂合金表面處理中﹐鉻 酸鹽被覆物可能最常被使用﹐除具中等程度之保護外﹐也可作噴漆 底材﹐提供化學或機械之附著力。鉻酸鹽被覆物之抑制作用亦可提 供永久性之附著性﹐當工件暴露在冷凝濕氣中時﹐阻止鹼性或氧化 膜之形成。鉻酸鹽底材對重工業及海洋環境嚴苛暴露腐蝕亦具效益。 鎂合金之陽極氧化與其它金屬陽極氧化步驟流程大致類似﹐去 污→ 活化→陽極氧化。鹼性與酸性陽極氧化皆可行。但鎂之陽極氧 化不具著色效益﹐頇陽極氧化配合有色之噴漆涂裝。鹼性陽極氧化 頇做后處理以提升噴漆之附著力﹐它比酸性陽極氧化更質硬及耐磨 耗。酸性陽極氧化較具彈性﹐不易淬裂及剝落﹐對嚴苛環境為及佳 之噴漆底材。

鎂合金表面處理及其功能
下表顯示鎂合金表面處理之功能與目的
目的/效應
1 2 3 4

功能
改善表面 防止污染 焊接前之預處理 后續加工處理前之預處理 1 2 3 4 1 2 3 4

表面處理
溶劑或鹼液脫脂 酸洗 沖蝕(化學﹑動力﹑干式) 機械拋光 陽極處理染色 噴漆 化成處理 電鍍

清洗

美觀

著色光澤

改善化學特性

1 保持外觀 2 防止劣化 3 防止污染 1 2 3 4 改善硬度與耐磨耗性 電力絕緣與傳導 熱排斥與吸附 潤滑

1 陽極處理 2 噴漆 3 化成處理 1 2 3 4 陽極處理/電鍍 陽極處理/電鍍 陽極處理/化成處理 陽極處理及潤滑

改善物理特性

鎂合金之表面預處理
鎂合金之表面預處理與其它金屬處理一樣重要﹐因為它會影響到隨后之被覆 制程于鎂零件之制造過程中﹐一些污染物如油脂﹑氧化物或骯臟異物皆可能存 在﹐此外化學處理后之殘留雜質亦必頇去除。一般鎂合金零件之清洗制程可分為 四種類別﹕即機械清洗﹑溶劑清洗﹑鹼液清洗及酸洗﹐其中溶劑清洗﹑鹼液清洗 及酸洗亦被歸類為化學清洗。這些方法可單獨使用﹐亦可以組合使用﹐視工作狀 況而定﹐下表為鎂合金使用之清洗制程說明﹕
清洗類別 機械清洗 溶劑清洗 鹼液清洗 酸 洗 應用方法 鋼刷﹐砂磨﹐噴沙﹐滾桶研 磨 清洗﹐蒸氣脫脂﹐乳化浸漬 清洗 熱浸漬﹐電解清洗 浸漬法 應用 快速去除重型氧化物被覆層及污染物之方 法﹐噴沙珠擊后應使用酸洗 鹼液清洗前去除過量油質﹐噴漆涂層前之預 清洗 鎂合金化學處理前最有效之脫脂法。可去除 舊有之化學表面物 數種酸洗法皆適用于鎂零件。

鎂合金之機械清洗法
鎂合金之機械清洗法包括研磨﹑粗拋光﹑干式及濕式磨蝕噴擊清洗﹑鋼 刷清洗﹑濕式桶槽清洗及振動表面處理。 1.研磨及粗拋光﹕帶式研磨可用于去除壓鑄件毛邊﹑表面缺陷或刮痕 等﹐無表面污染物存在之危隩性﹑亦不需特殊磨料。 2.干式磨蝕噴擊清洗﹕噴砂為鎂合金最常使用之干式磨蝕噴擊清洗法﹐ 許多壓鑄廠使用25或35AFS細粒之隧石細砂﹐也可利用小鋼珠噴擊。于傳統 操作狀況下﹐2種方式均可得相同之滿意結果﹐若噴擊壓力過大﹐可能造成 表面之腐蝕﹐因為鋼屑可能嵌入工件表面。任何干式磨蝕噴擊后﹐皆頇做酸 洗以排除噴擊之不良效應。 3.濕式磨蝕噴擊清洗﹕這是電鍍前之表面處理步驟﹐可去除表面碳質化 合物及厚重腐蝕產物﹐及去除剝推操作之殘留噴漆。 4.滾桶研磨﹕鎂壓鑄件可利用濕式桶槽﹐振動桶槽﹐界面活性劑及表面 處理配方去除表面污染物﹑碳質及非碳質之模具潤滑劑﹐并平滑組件。溶液 頇連續流動過介質以阻止污染物之累積及組件表面可能之污染。滾桶研磨可 作為高純度鎂合金零件之表面處理﹐及用于鏈鋸﹑除草設備零件及動力手工 具噴漆與之預處理及清洗

鎂合金之機械清洗法
5.鋼刷處理﹕鎂合金可于現場用鋼刷處理﹐以去除污染物再作噴焊。鋼 刷設備應加以調整使得足夠壓力施用于鎂片上﹐設備之設計應使用其不致磨 蝕到鎂片﹐最終表面之平滑度與鋼刷線材組成及粗糙度有關。 6.振動表面處理﹕結合磨平或擦光之清洗以去除氧化物﹑污染物﹑毛邊 及鑄件外皮﹐陶瓷及其它介質皆可加以使用﹐視零件表面狀況及所需表面處 理而定。勿使用酸添加物﹐易侵蝕鎂之表面。適當之清洗與干燥甚為重要。 7.拋光與擦光﹕可作為鎂合金電鍍﹑陽極氧化及噴涂前之預處理。鎂壓 鑄件拋光時應盡量減少磨除量﹐以保持鑄件外層薄而無孔質層。標准件拋光 可使用磨輪及皮帶﹐可去除粗糙表面﹑分模線﹑及鎂合金零件表面之缺陷。 可使用Al2O3﹐及SiC磨料﹐其粒徑大小視表面粗糙度﹐及最終所需之表面處 理而定。游離鐵及其它重金屬微粒不可用做鎂合金拋光之磨料﹐因為這些金 屬若嵌入鎂合金表面會引起腐蝕﹐或在酸洗時造成孔洞。鎂合金亦可用矽藻 土化合物或 Al2O3于縫合輪作平滑光澤表面處理拋光。對著色拋光可用干石 灰石化合物﹐拋光化合物若含有游離鐵或其它重金屬磨料不可使用。拋光或 擦光后﹐在有機涂裝之前應作硝酸鐵光澤酸洗﹐硝酸鐵光澤酸洗可生成鈍化 表面﹐增加被覆物之附著性及耐蝕性﹐也可以阻止被覆物干燥后發生污點

鎂合金拋光與擦光步驟
操作 粗拋光 中度拋光 細拋光 鍛面表面處理 擦光 磨蝕粒徑 60-100(SiC,Al2O3) 100-320(SiC,Al2O3) 240-400 50-320 矽藻土或Al2O3擦光化合物 磨輪 類別 疊布 布或 羊皮 擦光圓盤 棉 直徑(mm) M/S 速度 sfm

帆布﹑羊皮﹑毛氈 150-360 15.3-25.5 3000-5000 150-360 20.4-30.6 4000-6000 25-360 22.9-38.2 4500-7500 150-300 15.3-25.5 3000-5000 150-400 20.4-40.8 4000-5000

化學清洗
鎂合金化學清洗包括蒸氣脫脂﹑溶劑清洗﹑乳化清洗﹑酸洗 及鹼洗。 1.溶劑清洗及蒸氣脫脂可去除油質﹑成形潤滑劑﹑臘﹑淬火 油﹑腐蝕保護油﹑拋光﹑擦光化合物﹑溶解性土壤及污染物。固態 微粒﹐如加工粉塵及碎屑可用溶劑清洗加以去除﹐因為它可溶解附 著于零件的油脂﹐而這些油脂使這些微粒黏附在零件上。這些清洗 行為必頇于噴涂﹑電鍍﹑化學處理及機械加工或成形前后進行。用 于其他金屬化學清洗之方法及設備同樣可使用于鎂金屬﹐三氯乙 烯﹑過氯乙烯是最常用的溶劑﹐二氯甲烷可有效自壓鑄件表面去除 過量之有機樹脂嵌入物。 2.乳化清洗可用以去除油脂及拋光化合物。乳化清洗劑可為中 性或鹼性﹐pH值7以上﹐以免腐蝕鎂合金鎂合金表面。加水及溶劑 使用前宜加以測試﹐以避免可能之金屬孔蝕現象。

化學清洗
3.酸洗﹕酸洗可去除緊密附著于鎂合金表面之污染物﹑或 是不溶于溶劑與鹼液之污染物﹐這些污染物包括有色天然氧化 物﹐嵌入之砂或鐵﹑鉻酸鹽被覆物﹑焊接雜質及燃燒之潤滑劑 等。酸洗處理之選擇應考慮頇去除之污染物﹐處理之鎂合金類 別﹐尺寸變形量可容許限度﹐及所需之表面外觀。選擇適當之 酸洗法可避免表面形成狀之黑色污染物。 鎂合金表面處理除改變金屬表面之耐腐蝕性﹐也可提供裝 飾性之外觀 ﹐利用硝酸鐵﹐醋酸﹐硝酸鹽或磷酸清洗皆可達到 目的。硝酸鐵酸洗會在表面形成氧化鉻膜﹐使表面鈍化而增強 其耐腐蝕性。醋酸-硝酸鹽及磷酸酸洗可作為一種螫合劑﹐自鎂 合金表面有效去除其它金屬雜質﹐阻止局部電流腐蝕。下表為 鎂合金之酸洗處理法。

化學清洗
4.鹼洗﹕鎂于噴涂前﹑電鍍及化學處理前最常用鹼液清洗﹐它也 可自鎂零件去除鉻酸鹽被覆物。大部分之鎂合金不易被鹼侵蝕﹐除了 焦磷酸鹽及聚磷酸鹽﹐這些鹼類甚至于pH大于12時亦不致侵蝕鎂合 金。用于低碳鋼之重鹼液清晰劑亦適用于鎂﹐一般浸漬清晰液包括氫 氧化鈉﹑碳酸鹽﹑磷酸鹽﹑鉻酸鹽或其它組合﹐也包括天然樹脂或合 成界面活性劑為乳化劑。陰極清洗利用工件作為清洗液之陰極﹐使用 6V之直流電﹐電流密度為1-5A/dm2。陽極清洗易形成不必要之氧化物 或氫氧化物被覆物﹐故不建議使用。長時間之陽極清洗也容易形成鎂 零件之孔蝕。鎂零件浸漬或電解清洗簡單鹽浴配方如下表﹕

藥劑與用量 操作溫度與時間 ?? ?? ?? ??? ? ? .? ??? ? ? 80-100。C ?? ?? ??? ? ?? ? ?? ??? ? ? 3-40分鐘 ??? ? ? ? 濕劑 ? ??

化學清洗
鎂合金之酸洗處理法
處理液 鉻酸 硝酸鹽 氫氟鹽 硝酸 醋酸-硝酸 乙二醇- 硝 酸鐵 鉻酸-硝酸 鹽 鉻酸-硫酸 硝酸-硫酸 主要應用 去除氧化物﹐助溶劑腐蝕 產物 光澤表面﹐金屬之耐蝕及 壓鑄件之表面處理 表面處理之表面活化 硝酸鐵之預處理 去鏽﹐改善金屬耐蝕性 去除鐵鏽或表面氧化物﹐ 改善耐蝕性 去除鐵鏽﹐燃燒石墨﹐焊 接前處理 點焊前預處理 去除砂鑄件之噴砂痕跡 金屬移除 量 μm 0 8 3 13-25 13-25 12-25 13 5 50 組成物 CrO3 CrO3 NaF Fe(NO3).9H2O 50%HF 70%HNO3 CH3COOH NaNO3 70%CH2OHCOOH 70%HNO3 NaNO3 CrO3 NaNO3 濃度 180 18 3.5 40 230 50 192 50 230 40 40 180 30 180 77 20 80-120 30 425~868 80~120 0.4 g/l 操作溫 度(℃) 21-100 16-38 21-32 21-32 21-27 16-49 21-32 21-32 21-32 21-27 21-32 21-27 浸漬時 間(min) 1-15 ?-3 ? -5 1/5-1/2 ?-1 ?-1 3 3 1/6-1/4 30sec 1/6-1/4 10-15sec 桶槽類別 不鏽鋼﹐1100鋁﹐ 鉛 316不鏽鋼 PE﹐乙 烯 316不鏽鋼﹐鉛﹐ 橡膠 不鏽鋼 3003鋁﹐陶瓷﹐鉛 橡膠 不鏽鋼﹐鋁﹐ 鉛﹐ 橡膠﹐ 乙烯 不鏽鋼﹐1100鋼﹐ 陶瓷 陶瓷﹐橡膠玻璃 碳鋼 陶瓷 橡膠 鉛 玻 璃 PVC PE 纖維強化塑膠

CrO3 96%H2SO4 70%HNO3 96%H2SO4 NaOH 96%H2SO4 85%H3PO4

硫酸

去除砂鑄件之噴砂痕跡

50

磷酸

去除砂鑄件之表面析離物

13-25

化學清洗
鎂合金之鹼液清洗法
類別 重型鹼類 鹽浴 步驟 備注﹕ NaOH 2-8 oz 零件于190-212℉鹽浴 pH>11,可用陰極清洗 Na3PO4.12H2O 1-1/3 oz 浸漬3-10,徹底清洗 法 加水至1 gallon ,鋼桶槽 NaOH 13 oz 零件于190-212℉鹽浴 加水至 1 gallon ,鋼桶槽 浸漬10-20,徹底清洗 Na4P2O7 4 oz pH>13

苛行鹼浸漬

溫和浸蝕

侵蝕量0.0001Na2B4O7.10H2O 9 oz 組件浸漬于170-180℉ 0.0002in/5min,可使鑄 鹽浴2-5 NaF loz 件光亮 加水至1 gallon

鎂合金之DOW 20鉻酸鹽化成處理
DOW 20鉻酸鹽化成處理法為DOW No.1之改良制程﹐是一種鉻酸鹽之表面 或處理法﹐此制程適用于所有類別之鎂合金。DOW 20化成處理具良好之噴漆底 材特性﹐但零件于處理時易受侵蝕﹐對高精密零件頇考慮到金飛行屬表面之受損 性。DOW 20化成處理之色澤與表面侵蝕受鹽浴老化程度﹑合金組成﹑鹽浴成分 比例及金屬熱處理 所影響﹐最理想之噴漆底材為黃珍珠狀之沖蝕物﹐這種類型 之被覆物可浸漬于新鮮溶液中即可得到﹐表一為DOW 20之配方﹐表二為DOW 20之操作流程。 表一
藥劑 NaHF2 Na2 Cr2 O7 .2H2 O Al2 (SO 4 )3 .14H2 O HNO3 70%,比重1.42 水 量 2 oz 24 oz 11/
3

表二
操作步驟 鹼液清洗 冷水清洗 Dow 20處理 冷水清洗 烘干 5秒-2分鐘,加上5 秒空氣干燥 室溫 用316不鏽鋼或 乙浠內襯桶槽 處理時間 (分鐘) 3--10 鹽浴溫度 (℉) 190-212 備注

oz

1pt 加至1 gallon

鎂合金之DOW 20鉻酸鹽化成處理
注意事項:
1.為使試片組件表面均勻,鹼洗前最好作機械表面處理,用溫和鹼液沖 蝕清洗或H3PO4或HF-H2SO4清洗亦可加以考慮,以改善被覆物之均勻性. 2.組件浸漬處理與蒸餾水清洗間之空氣暴露時間不可過長,否則易使 殘留之鉻酸鹽滯留于表面,干燥后形成粉狀被覆物,增加其粗糙度,妨礙噴 漆涂裝之附著性. 3.Dow 20化學分析檢測項目為HNO3及Na2Cr2O7. 4.Dow 20化成處理AZ91D壓鑄試片有時易形成粉狀被覆物,若將工件 預熱或處理溶液預熱,可阻止粉狀被覆物之生成. 5.Dow 20鉻酸鹽處理若有粉狀被覆物發生時,可檢查鉻酸鹽浴之pH 值,檢查Na2Cr2O7/HNO3之濃度比例,零件是否氧化腐蝕及污染. 6 .Dow 20溶液調配時,化學藥劑依順序填加,一溶劑攪拌完全后,再添 加另一藥劑,調配時鹽浴溫度可較室溫略高,維持在70-110℉ .

鎂合金之DOW 20鉻酸鹽化成處理
7.表面處理之控制:有時易形成棕色非附著性之粉末被覆 物,或深灰色到黃紅色被覆物,其原因與處理方法如下表:
原因 零件清洗前置放于空氣太久 HNO3 /Na2 Cr2 O7 ,濃度比太高 由于溶液量少,太多零件進入 鹽浴使溶液變得很熱 金屬未能理想脫脂 處理溶液有油質膜存在 再生鹽填加次數太多 改善之道 零件置放于空氣中愈短愈好 可調整適當比例 冷卻鹽浴或使用大量溶液 使用理想清洗步驟 使用理想清洗步驟阻止油膜之生成,盡可能 清除油質,再加少量氟化物濕劑于鹽浴中

鎂合金之非鉻系化成處理
目前鎂合金壓鑄件之化成處理仍以低成本,防蝕性優良之重鉻酸鹽 皮膜處理為主流。由于重鉻酸鹽處理溶液中之Cr+6是一種致癌物﹐對現 場工作人員健康造成嚴重危害﹐且鉻酸制程產生之含鉻廢物處理不 易﹐成本昂貴﹐同時鉻酸鹽對地球環境污染極為嚴重﹐雖可考慮設置 離子交換系統來處理鉻廢液﹐但僅能符合一般環保要求﹐欲追上ISO 14000之環保品質標准仍有一段差距。歐盟共同體于1997年底提出方案 于2003年禁止使用鉻系之化成皮膜處理﹐且得到美國 與日本之認可﹐ 鉻系化成皮膜使用的緩沖時期不多。目前市場上使用之非鉻系可處理 膜法膜法包括磷酸鹽法(含磷酸鹽﹑錳鹽﹑鉻及其它化合物)﹐過錳酸鉀 法(含有過錳酸鉀﹐鈦﹑鉻及其它化合物)﹐釩酸 鹽法(含有釩酸鹽﹐磷 酸酯及其它化合物)。與鉻系處理法比較﹐藥液主成分明顯有異﹐但于 皮膜品質及膜均勻性﹑導電性﹑耐蝕性﹑涂裝密著性皆可分庭抗禮。 非鉻系化成處理之原則包括﹕ 1.自原料開始即不使用含Cr+6污染物。 2. 廢液無Cr+6。

鎂合金之非鉻系化成處理
鎂合金回收再利用時﹐無六價鉻污染之合金非鉻系處理如下﹕ 脫脂洗淨→水洗→酸洗→水洗→化成皮膜→水洗→水洗→干燥 下表為非鉻系化成處理之比較
鉻酸鹽處理法 藥劑成分 處理條件 皮膜狀態 皮膜主成分 鹽霧試驗 涂膜附著性 涂膜耐蝕性 廢水處理法 硝酸﹐重鉻酸之氮酸 25℃ 1/2-2分 網目狀溝 Mg, Cr+6 佳 佳 佳 1. Cr還原法 2.中和凝集法 非鉻系處理法(2) 磷酸鈣鹽﹑錳鹽 42-10℃﹐1-15分鐘 網目狀溝 Mg,Mn,Ca,P 稍佳 佳 佳 1.中和凝集法(Ph10-12) 2.上澄液中和 非鉻系處理法(2) 釩酸鹽﹑磷酸酯 42-50℃﹐70-120sec 網目狀溝 Mg,V 佳 佳 佳 中和凝集法

鎂合金之電鍍表面處理
電鍍一種應用電化學之作業而達到金屬沉積作表面 處理法,是利用直流電源使電流通過電解槽之陽陰極﹐使 電鍍溶液中產生電子移轉及氧化﹑還原﹐依不同目的而 使選擇性的金屬附著力沉積于陰極基材上﹐借制程條件 之控制以達到改變基材表面或尺寸修補等目的。 鎂及其合金電鍍表面處理之基本步驟可包括﹕ 1.表面調質 2.活 化 3.鋅浸漬被覆 4.銅 打 底 5.標准電鍍過程

鎂合金之電鍍表面處理
步驟
鹼洗 冷水清洗 表面調質 機械

鹽 浴
鹼液 鋼桶槽

程 序

徹底清洗

對平滑﹑高度拋光表面﹔磨輪拋光且擦 光零件﹔滾動且壓光小零件。若使用鋼 刷或鋼毛處理﹐零件必須經酸洗。 水洗 用溶劑﹐蒸氣脫脂或鹼液清洗﹐鋼桶槽 去除油脂及磨光化合物 鉻酸酸洗﹕鉛襯套﹐不鏽鋼或 1100鋁桶槽 尺寸改變不可容忍時使用零件浸漬于 70酸洗 磷酸酸洗﹕ 0.9加侖 85%H3PO4﹐加水到 1加 90℉溶液﹐ 1/2-1分鐘金屬侵蝕損失量約 0.0005inch/surface 侖﹑鉛﹑玻璃﹑陶瓷或橡膠襯套桶槽 冷水清洗 徹底清洗 1.6pints 85%H3PO4 2.131/3 oz NaHF 2,KHF2 零件浸漬于 70-90℉溶液中 1/2-2分﹐勿使 活化 或 NH4HF2,加水到 1加侖 ,橡膠及乙烯襯套槽 用任何類別之玻璃設備。 冷水浸漬 徹底清洗

鎂合金之電鍍表面處理
步驟
Na4 P2 O7 16 oz 加水到1gallon

鹽 浴
ZnSO4 .H2O 4 oz

程 序
零件浸漬于155-110℉溶液中3-15分﹐溫和攪拌﹐ pH保持10.2-10.4之間。

鋅浸漬被覆 NaF 2/3 oz LiF 0.4 oz Na2 CO3 2/3 oz 冷水清洗

徹底清洗 鹽浴1﹕ CuCN 5.5 oz KCN 9.0 oz 加水到1gallon KF 4.0 oz CN 1 oz 鹽浴2﹕ CuCN 4 oz NaCN 5.5 oz 6%Rochelte 加NaHCO3調整pH到 10.0-10.5 1.0-1.5 oz 游離 CN 加水到 1 gallon 銅﹑鎳﹑鎘﹑鋅﹑銀﹑鉻

銅打底

零件浸漬于鹽浴1或鹽浴2約6分鐘鹽浴1之處理溫 度130-140℉﹐陰極攪拌﹐鹽浴pH值在9.6-10.間。 鹽浴2之操作溫度在70-90℉﹐陰極攪拌。鹽浴2 之 pH在9.6-10.4之間﹐盡快做電力接觸﹐初期電流密 度為5-10A/ft,若需有厚鍍層﹐僅需使用周期逆轉電 流。

冷水清洗 標准鍍液

徹底清洗 依標准商業電鍍操作進行

鎂合金之無電鍍鎳處理制程
無電鍍制程乃不導入直流電流作用于含有欲鍍金屬離子之水溶 液中﹐于適當之控制操作條件下﹐利用催化現象與還原 劑使水溶液 中之金屬離子經化學反應而還原成金屬所進行的一種連續性﹑自身具 催化性之表面被覆物處理法。一般無電鍍鍍液由下列成分組配而成。 1.金屬離子﹕鍍層金屬來源。 2.還原劑﹕將金屬離子還原成金屬。 3.催化劑﹕使基材表面具催化性。 4.錯合劑﹕防止氫氧化物沉澱﹐調整析出速率﹐防止鍍液分解。 5.緩沖劑﹕控制pH值于操作范圍內。 6.潤滑劑﹕使表面作用良好。 7.光澤劑﹕使鍍層具良好光澤性。 8.安定劑﹕吸著微粒雜質防止鍍液自然分解﹐使鍍液安定﹐延長 鍍液壽命。

鎂合金之無電鍍鎳處理制程
無電鍍液之配方要 件﹕ 1.還原劑之氧化還原電位頇足夠﹐以還原金屬離子使金屬析出。
2.鍍液頇安定﹐于催化性之鍍件表面接觸時可迅速開始作用﹐析 出金屬鍍層。 3.析出速率能被控制﹐pH值﹑溫度能調節析出速率。 4.析出金屬頇具催化作用﹐進行自身催化電鍍﹐使鍍層連續成 形﹐以達所需之鍍層厚度。 5.鍍液反應生成物不妨礙鍍液功能﹐使鍍液壽命長久。 6.原料成本頇便宜。

鎂合金之無電鍍鎳制程可分為下列步 驟﹕ 1.表面調質。
2.化學浸蝕或鋅浸漬加銅打底。 3.鍍無電鍍鎳。 4.鈍化或標准電鍍制程。

鎂合金之無電鍍鎳處理制程
鎂合金之無電鍍鎳處理制程:

步驟
清洗 冷水清洗 表面調質 冷水清洗 化學浸蝕

鹽浴
鹼液

過程
徹底清洗 如電鍍之調質 徹底清洗

(a)對含鋁之鎂合金﹕ CrO3:16 oz HNO3:14.4 oz 加水到1gallon 1.鉻酸- 硝酸浸漬 (b)對其它鎂合金﹕ CrO3:16 oz HNO3:11.5 oz 加水到1 gallon 用不鏽鋼桶槽﹐或有玻璃﹑陶瓷﹑ 乙烯基及合成橡膠襯套之桶槽 2.HF浸漬 70%HF 7oz 加水到1 加侖 用橡膠或乙烯襯套桶槽 組件于室溫金子10分鐘﹐處理AZ61A 或AZ80A時﹐使用28.5 oz 70%HF﹐清 洗后立即移注到鎳浴中 零件于室溫浸漬20-60秒徹底清洗﹐立 即進行

鎂合金之無電鍍鎳處理制程
步驟 鹽浴
2NiCO3.3Ni(OH)2.4H2O 1 oz 70%HF 0.767 oz 檸檬酸 0.7 oz NH4HF2 1 oz NaH2PO2.H2O 2.66 oz 30%NH4OH 4.0 oz 加水到1 gallon 冷水清洗 若上述鍍層為最 終鍍層﹐產品欲 鹽浴1﹕CrO3 : 0.33 oz 加水至1gallon 得最大耐蝕性﹐ 鹽浴2﹕Na2Cr2O7.2H2O : 16 oz 可進行下列步驟 加水至1 gallon ﹕鉻酸鹽鈍化 冷水清洗

過程
零件浸漬于170-180℉溶液﹐Ph4.56.8,用不鏽鋼過濾泵浦定期過濾鹽 浴﹐溫和機械攪拌﹐電鍍速率 0.00080.001 in/hr 徹底清洗

無電鍍鎳

徹底清洗

鎂合金之陽極氧化處理
鎂合金陽極氧化為及佳噴漆底材品質﹐并具良好之耐腐蝕 性﹐它也具極佳硬度及耐磨耗性。DOW 17陽極氧化可應用到所有 類別與形態之鎂合金﹐其制程乃利用含磷酸鹽﹑氟化與鉻酸鹽離 子 組合之酸電解質水液。它是一步處理過程而得到2種不同厚度之 被覆物﹐較薄層被覆物可應用于被噴涂被覆物﹐ 為淡灰色到淡綠 色﹐而較厚之深綠色被覆物于未噴 涂狀態即可增強耐腐蝕性與耐 磨耗性﹐其缺點乃當鎂處于鹽苛環境下易剝落。陽極氧化未噴涂 處理之被覆物的耐腐蝕性可浸漬于四矽酸鈉溶液中封孔而以改善。 而利用底粘度表面張力及緩慢干燥速率 之有機物表面處理封孔﹐ 亦可改善其剝落特性。深綠色厚度被覆物之厚度約0.0015寸。陽極 氧化處理可利用交流電﹐被覆物之結果與特性大同小異﹐一般商 業化設備皆使用交流電﹐因為設備成本便宜。直流電被覆物之優 點不甚明顯﹐應用直流電時后層被覆物表面較平滑﹐對鍛件產品 具耐磨耗性﹐其處理時間較利用交流電少30%。

鎂合金之陽極氧化處理
若有金屬鑲嵌物時﹐最好鎂零件陽極處理完畢后再插入鑲嵌物。若鑲 嵌物必頇于鎂零件所處之陽極氧化前就鑲入﹐則在陽極處理時必頇將鑲嵌 物遮蔽﹐除非鑲嵌物材質是鋁合金﹐因為大部分鋁合金于溶液中易極化﹐ 使得鎂合金可陽極氧化。

DOW 17 陽極氧化之處理流程如 下﹕
操作 鹼液清洗 冷水清洗 可使用AC或DC﹐處理時間受鑄件﹑鍛件 ﹑合金電壓或類似因素影響﹐桶槽可為鋼 槽﹐合成橡膠或乙烯內襯之材料 處理時間 (分) 處理溫度 (℉) 內容

陽極氧化

2.5-24

160-180

冷水清洗 熱水清洗

浸漬

160-180

可使用熱風

鎂合金之陽極氧化處理
另有一種TAGNITE的陽極氧化制程﹐TAGNITE陽極氧化 被覆制程包括二步驟﹐首先鎂合金浸漬于加熱之含氟離子溶液 產生簡易化學反應﹐生成之薄膜含有MgF2及MgO﹐可作為第二 步驟電解陽極氧化之底層。電解陽極氧化可利用高壓整流器供 應AC/DC記號到電化學槽體。于陽極氧化制程中﹐鎂合金零件 于電解中為陽極﹐不鏽鋼為陰極。電解制程可同時使基材金屬 氧化﹐且使含矽酸 鹽之電解質被覆到鎂合金。大于150V高壓﹐ 可形成火花被覆制程。在1-2分種內﹐電流密度 為15A/ft2,電壓槽 電壓增加到150-190V﹐火花被覆甚為明顯。火花形成主要原因 乃使用之電壓大于第一步化學反應形成及隨即電解反應被覆層 之介電繼電電壓﹐火花所生成之局部溫度可高達1000℃ ﹐這種 高溫可使氧化物與矽酸鹽沉積于金屬表面﹐雖然火花形成之 熱 量局限于表面﹐溶液之電阻熱頇有一冷卻系統使電解質溫度維 持在10-20℃ 之間。

鎂合金之陽極氧化處理
三種鎂合金陽極氧化被覆制程之說明:
被覆制程 Dow 17 HAE Tagrite 化學組成 重鉻酸鈉﹐二氟化銨﹐磷 酸 氫氧化鉀﹐氫氧化鋁﹐氟 化鉀﹑磷酸鈉﹑錳酸鉀 氫氧化鉀﹑氟化鉀﹑矽酸 鉀 溶液溫度 電流密度 電壓(V) 2 (℃) (A/ft ) 71-82 25 10--20 5-50 18-25 5--15 100 85 340

陽極氧化于固定電流下進行﹐電壓持續上升以維持所需之電流密 度﹐被覆物厚度與電阻增加時﹐終極電壓隨鹽浴組成之合金及電流密度 而變﹐但對任何合金﹐每單位面積之電流數則保持不變。

鎂合金之噴漆與涂裝表面處理
涂裝之目的乃給予美觀與被涂物金屬之保護﹐自耐腐蝕性觀 點看來﹐于涂裝前處理上﹐如何 使表面鈍化極為重要﹐以遮蓋 方法防蝕處理﹐為強化透水率﹑透氣性﹑附著力﹑膜厚﹑需選擇 良好樹脂很重要。就美觀觀點來看﹐被涂物表面頇平整﹐涂裝前 之表面調整(機械研磨﹑化學拋光)﹐成型時表面的細度極小化(熱 水皺紋﹐熱水流痕﹐鑄件之表面粗糙度)盡可能地作成平滑表面 極其重要。作為塑料對與表面平滑之方法包括﹕ 1.為附與表面流動性﹐調整表面張力。 2.依據素材狀態有必要利用研磨劑。 3.針孔﹑孔穴與表面凹击不同﹐為鑄件內部缺陷﹐要和表面 調整所不同之技朮角度來處理。

鎂合金之噴漆與涂裝表面處理
鎂合金零件之噴漆涂裝表面處理與其它金屬類似﹐必頇有一良好 之噴漆底層﹐鎂噴漆前應有適當機械與化學處理之清潔表面。

底漆 層 鎂成功之噴漆表面處理與選擇理想之底層漆關系甚大﹐鎂噴漆附著 ﹕ 性之品質深受鎂金屬形成自我保護層之鹼性所影響。若這層鹼性保護不
是太厚或太陳舊﹐可提供良好之機械附著性。于干燥環境下﹐噴漆對鹼 性層有良好之附著性﹐并可維持適當之壽命。當長期暴露在嚴苛腐蝕條 件下﹐在鎂零件使用對鹼性敏感的噴漆涂層之剝落及全部破壞。短期或 間歇性的暴露在相同嚴苛環境﹐剝落不甚明顯﹐因為鹼性碳酸鎂于金屬 鎂上形成﹐碳酸鎂層易脫水形成復雜膠結結構﹐可耐腐蝕環境下之濕氣。 乙烯基﹐環氧樹脂﹐醇酸樹脂及硝化纖維﹐聚酯類之耐鹼性鍵結底漆層 可加以使用﹐而于實際應用上Polyvinyl Butyral 及Epichlorohydrinbisphenol樹脂可提供鎂底漆有效之涂層。底漆層之烘干硬化可改善耐鹼 性及附著性。許多傳統底漆均可用于鎂合金﹐但其磷酸含量頇降低75%以 阻止氣泡發生。 用于其它金屬之傳統底漆層可能不適用于鎂﹐欲使 用頇經適當測試﹐最好在實際之操作條件下測試﹐以証明其適用性。大 部分用于鎂合金之底漆對鋼和鋁之附著性亦佳

鎂合金之噴漆與涂裝表面處理
面漆 層 面漆層考慮之原則﹕ ﹕

(1) 與底漆層之相容性。 (2) 操作條件與表面處理設備適用性能之配合。 (3) 暴露在操作條件下時﹐能提供所需之保護。 成功應用于鎂面漆涂層系統包括醇酸樹脂﹑環氧樹脂﹑環氧—聚酯樹脂﹑壓 克力及PU被覆物。鎂面漆涂層可利用靜電被覆法﹐特別是使用環氧樹脂或環氧— 聚酯粉末時。它們可成功的應用于鉻酸及磷酸化成處理﹐除可提供良好之耐蝕性﹐ 也可提供一高韌性﹑耐沖擊被覆層。 電著涂裝(Electrophoretic Painting)亦可使用于鎂合金。較早是利用陽極電泳將 底漆或單層面漆噴涂于鎂合金零件上﹐零件可浸漬到稀釋水溶解樹脂桶槽中作為陽 極﹐于70-300V電壓下通電﹐進行底漆及面漆之噴涂。后來發展出陰極電泳。陽極 電泳和陰極電泳均可提供傳統涂裝方式所不易達成的連續且厚度均勻之涂層﹐但陰 極電泳更可鈍化鎂合金加強耐腐蝕性。陰極電泳比傳統噴涂系統對深孔及復雜表面 零件之噴涂可得更均勻效果﹐但無法解決潛在之電解腐蝕問題。且由于涂層甚薄﹐ 用于過度表面粗糙﹐粉狀被覆物及含助熔劑及鐵矽有害污染物之鎂壓鑄件可能提早 破壞﹐陰極電鍍被覆物用于高品質鑄件可得極佳性能。

鎂合金之噴漆與涂裝表面處理
表面封 孔﹕ 鎂合金噴底漆及面漆前使用熱固性環氧樹脂封孔﹐可改善陽極 氧化及鉻酸鹽化成處理之耐蝕性﹐這對壓鑄件或不同金屬鑲入物成 組件結合時特別有效。Ciba Geigy生產之Araldite 985E及597樹脂可 做良好之封孔劑﹐這2種環氧樹脂經混合﹐再利用6%之Diacet-one Alcohol及34%Toluene及10%Ethylacetate調薄到低黏度﹐其處理如 下﹕ (1)零件加到200-220℃ 保持30分鐘﹐使表面處理水分自內孔層 排除。 (2)零件冷卻到60℃ ﹐立即用Araldite樹脂浸漬或噴涂。 (3)經30分鐘空氣干燥后﹐再于200-220 ℃加熱硬化15-20分鐘。 為得到最佳性能﹐鉻酸鹽層可經一次或二次相容性被覆物。

鎂合金之噴漆與涂裝表面處理
鎂合金噴涂表面處理物之烘干硬化可于烘箱中或用紅外線 燈進行。進行時應考慮烘干硬化溫度及時間對鎂合金機械性質 之影響﹐一般烘干溫度勿超過350℉ ﹐若有些表面處理需更高溫 度烘干硬化﹑進行前頇檢驗其對機械特性之影響。鎂鑄件噴涂 表面處理于烘干硬化時會出現如針孔﹑氣泡﹑魚眼等缺陷﹐可 能損及外表及降低噴涂被覆物之防蝕效果。這些缺陷都是由于 氣體從鑄件表面的孔冒出﹐可能是壓鑄件的問題﹐也可能是化 學處理不當造成的問題。運用下列措施可能會有所改善﹕ (1) 于硬化溫度預熱壓鑄件。 (2) 預熱溫度未降時噴涂鑄件。 (3) 降低噴涂硬化溫度。 (4) 改善硬化過程﹐自低溫硬化及高溫表面處理。

噴漆處理之烘干硬 化﹕

鎂合金表面處理之安全操作
鎂合金表面處理之安全操作需求與其它金屬表面處理操作之需求無 甚大差異﹐鎂合金表面處理操作潛在之毒害物與金屬處理使用之化學藥 劑與溶液有關﹐也與處理桶槽產生之煙塵及長期浸漬造成之錯誤有關。 化學品之安全處理﹕ 鎂合金表面處理使用之許多藥劑與溶液非常具刺激性﹐對身體組織 皆具腐蝕性﹐于處理過程中﹐自藥品供應之裝卸到儲存﹐混合﹑配制及 實際使用皆經產謹慎小心。特殊處理方法隨化學藥劑有所不同﹐一般原 則乃盡可能勿碰觸眼睛及皮膚。 個別之安全指引如下﹕ 1.眼睛保護﹕于進行化學實驗工作時戴上安全護目鏡﹐若任何化學 藥劑不慎入眼內﹐于最近沖水處用水沖洗干淨﹐再盡快做醫療處理。 2.皮膚保護﹕處理原料時﹐視所使用之化學藥劑與暴露程度﹐宜穿 戴適當之保護衣裳。在有些狀況下橡膠手套就已足夠﹐有時頇穿戴橡膠 圍裙或橡膠些。


相关文章:
镁合金化其他表面处理
镁合金化其他表面处理一、前言 镁合金的密度很小,是钢的四分之一、铝的三分之二,但镁合金的比强度却大于钢和 铝,是最轻的金属结构材料。因此,镁合金在电子...
镁合金的表面处理
镁合金的表面处理摘要: 摘要:综述了镁合金的腐蚀机理及腐蚀防护研究的现状,进展与问题.重点介绍了压铸镁合金制品的表面 特性,表面处理原理,工艺,应用实例及未来发展...
镁合金压铸件的表面处理
镁合金压铸件的表面处理 摘要: 按照表面成膜过程中有无外加电压作用, 将现有镁合金压铸件的表面处理技术归纳为 化学成膜技术和阳极氧化成膜技术二大类。 分别...
镁合金防腐蚀方案汇总
而激光表面合金化是一种基于激光表面处理的新技术。激 光表面合金化能获得不同硬度的合金层,具有冶金结合的界面。利用 激光辐照源的熔覆作用在高纯镁合金上还可...
表面防腐技术之镁合金的运用
综 述近年来镁合金的表面防腐蚀处理方法,包括化学转化、阳极处理、电化学镀、物理沉积、 热喷涂、离子注入、激光处理等,总结出各方法的优缺点,最后就表面防腐蚀的...
镁合金的表面处理技术现状及前景
镁合金的表面处理技术现状及前景_能源/化工_工程科技_专业资料。化工表面工程题目: 题目:镁合金的表面处理技术现状及前景学院:***学院 学院:***学院 专业: 专业:...
镁合金表面处理层性能检测方法
镁合金表面处理层性能检测方法_冶金/矿山/地质_工程科技_专业资料。镁合金表面处理层性能检测方法镁合金的表面层可以大致分为两类,一类是薄的膜层,如化学转化膜、...
镁合金表面处理工艺研究_图文
xx 大学毕业设计(论文)开题报告课题 镁合金表面处理工艺研究名称 学院 机械学院 名称 班级 1、本项目的目的和意义镁及其合金是有色金属材料中最具有开发和应用发展...
镁合金表面防腐蚀处理研究
2 镁合金表面处理方法 2.1 化学转化膜处理 镁合金化学转化膜[3]的防腐蚀效果优于自然氧化膜,并且化学转化膜可提供较好的涂装基 底。传统的化学转化法是铬化...
镁合金涂装工艺
本文以镁合金的涂装工艺为主线,对镁合金表面处理及涂装工程的关键环节做了概括性的介绍, 内容包括镁合金前处理工艺、涂装工艺与装备、涂料与固化工艺等方面的内容,...
更多相关标签:
镁合金表面处理 | 镁合金表面处理工艺 | 镁合金表面处理方法 | 镁合金表面发黑的原因 | 镁合金的热处理 | 镁合金氧化处理 | 镁合金热处理 | 镁合金化成处理 |