鎂合金製品用peo表面處理溶液的組合物的製作方法

2023-09-23 15:09:55

專利名稱：鎂合金製品用peo表面處理溶液的組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及作為用以處理鎂合金製品表面的方法之一的PEO表面處理方法的電 解液的表面處理溶液的組合物，尤其涉及在鎂合金製品的表面上形成形成牢固、緻密、均勻 的氧化膜的，用以鎂合金產品的PEO表面處理的低鹼溶液的組合物。
背景技術：
一般來說，鎂合金的尺寸穩定性比較好，比強度、防電磁波、減震等方面的性能要 優於鋁合金和鋼筋，多用於汽車及航空器的零部件、手機外殼、筆記本電腦的外殼、鏡架等， 因鎂合金的標準電極單位低，耐蝕性弱，為了防止腐蝕需要進行表面處理。所述鎂合金製品的表面處理方法有陽極氧化(anodizing)膜處理方法和稱作等 離子體電解氧化(Plasma Electrolytic Oxidat ion-PEO)的PEO處理方法等。在此，鎂合金是容易被氧化的金屬需要預先進行表面處理工序，對上述鎂合金制 品以等離子電解氧化處理方法進行處理在其表面形成MgO薄膜。S卩，目前用以PEO表面處理溶液的電解液主要有氫氧化鈉(NaOH)溶液，所述氫氧 化鈉溶液內的氫氧基(0H-)結合到鎂合金製品的表層，由此形成的氧化膜內部生成的強電 場發生等離子，這個能量可以瞬間形成氧化物，在鎂合金製品表層形成MgO和Mg(OH)2薄膜。但是在目前，用以PEO表面處理裝置的電解液採用氫氧化鈉(NaOH)溶液，限制提 高鎂合金製品的表面色彩和均勻性。

發明內容
為了解決以上問題，本發明提供一種用於鎂合金製品的PEO表面處理的低鹼溶液 組合物。該組合物通過電解液向氫氧化鈉溶液添加影響其牢固性、緻密性、膜的氣孔及光滑 度的物質，使鎂合金製品表面的氧化膜牢固、緻密、均勻。本發明的技術方案在於為了實現上述目的，本發明公開了一種鎂合金製品用PEO表面處理溶液的組合 物，該組合物以氫氧化鈉(NaOH)溶液為基本溶液，以包含在氫氧化鈉溶液中的氫氧化鈉的 重量為基準，並在氫氧化鈉溶液中混合氟化鈉(NaF) 1 20重量％、磷酸鈉(Na3PO4) 1 15 重量％、焦磷酸鈉(Na4P2O7)I 10重量％、氫氧化鋁(Al(OH)3)I 20重量％、氟矽酸鈉 (Na2SiF6)I 20重量％、氫氧化鉀(KOH) 1 10重量％、乙酸鉀(C2H3O2K) 1 15重量％、稀 土金屬粉末1 10重量％而形成。本發明的技術效果在於由此，本發明在PEO表面處理時，通過氟化鈉(NaF)確保膜的堅固性及緻密性，通 過磷酸鈉(Na3PO4)和氟矽酸鈉(Na2SiF6)確保膜的堅固性及緻密性，通過焦磷酸鈉(Na4P2O7) 和氫氧化鋁(Al(OH)3)確保膜的氣孔性，通過氫氧化鉀(KOH)和乙酸鉀(C2H3O2K)和稀土金 屬粉末確保膜的色彩性及均勻性、膜的氣孔大小的稠密性及膜的形狀，以此在鋁合金製品的表面形成牢固、緻密、均勻的氧化膜。


圖1是將根據本發明的鎂合金製品用PEO表面處理溶液的組合物進行表面處理的 鎂合金製品的表面放大的照片。圖2是對根據本發明的PEO表面處理通過DATA_SEM(電子顯微鏡)放大的照片。圖3和圖4是將根據現有表面處理溶液進行表面處理的鎂合金製品的表面放大照 片。
具體實施例方式以下詳細說明本發明鎂合金製品用PEO表面處理溶液組合物的優選實施例。本發明為鎂合金製品用PEO表面處理溶液，該溶液時電解液的組合物並以氫氧化 鈉(NaOH)溶液為基本溶液。而且，本發明包括氫氧化鈉溶液中投入和混合氟化鈉(NaF)、氟矽酸鈉(Na2SiF6)、 焦磷酸鈉(Na4P2O7)和氫氧化鋁(Al (OH)3)、氫氧化鉀(KOH)、乙酸鉀(C2H3O2K)和稀土金屬粉 末。特別是，在本發明中，以含在氫氧化鈉溶液中的氫氧化鈉的重量為基準，向氫氧化 鈉溶液投入和混合氟化鈉(NaF) 1 20重量％、磷酸鈉(Na3PO4) 1 15重量％、焦磷酸鈉 (Na4P2O7) 1 10重量％、氫氧化鋁(Al (OH)3) 1 20重量％、氟矽酸鈉(Na2SiF6) 1 20重 量％、氫氧化鉀(KOH) 1 10重量％、乙酸鉀(C2H3O2K) 1 15重量％、稀土金屬粉末1 10
重量％。氫氧化鈉由碳酸鈉的苛化(caustification)和氯化鈉的電解製造，潮解性強，純 氫氧化鈉是無色透明的結晶而一般都會含一些雜物呈半透明的白色固體，常溫下轉換成斜 方晶系的α型(低溫型)，在299.6°C下轉換成立方晶系的β型(高溫型)。還有，完全脫水時的熔點是328°C，但實際上含有難以去除的少量水分和碳酸鹽所 以這個熔點是降低約IO0C的318. 40C，沸點是13900C，比重是2. 130，折射率是1. 3576，融解 熱 1. 70kcal/mol，生成熱 102. 7kcal/mol。目前已發現 1,2,3,3. 5，4，5，7 水化物，3. 5 水化 物是無色的單斜晶繫結晶，其熔點為15.5°C。還有，易溶於水，溶解時產生大量的熱量，水溶液呈強鹼性，對IOOg水的溶解度 為，在0°C時42g，20 V 109g, 100 V時347g，雖然易溶於乙醇和甘油但不溶於乙醚、丙銅、液氨。還有，由於具有潮解性，放在空氣中會吸收溼氣和二氧化碳變成碳酸鈉，生成的碳 酸鈉很難溶於濃氫氧化鈉溶液，可以利用該性質製作不含碳酸鹽的氫氧化鈉水溶液。並且，氫氧化鈉溶液在與難溶性矽酸鹽、磷酸鹽、磺酸鹽一起溶解時產生水溶性鈉 鹽，因此可用於該溶解，在低溫環境下，可與氟發生反應生成氟化鈉和水及氧氣，與氯、溴、 碘在低溫下反應時生成滷化物，在高溫下反應時生成滷化鈉。並且還可以與磷反應生成磷化鈉和磷化氫及磷化合物，與砷反應生成亞砷酸鈉和 砷化氫，與鈣赤熱時被還原生成鈉，濃水溶液與矽反應生成矽酸鈉和氫，而且大部分金屬鹽 水溶液中沉澱氫氧化物。
本發明中，所述氟化鈉(NaF)確保膜的牢固性及緻密性，如果氟化鈉的含量超過 氫氧化鈉溶液中包含的氫氧化鈉的20%重量比時，導致緻密性低下，對形成於鎂合金製品 表面的平滑度產生不利影響，而氟化鈉的含量少於重量比時，其添加量比起其它多種混 合物混合的整個溶液要少得多，導致無法確保膜的牢固性及緻密性。所述氟化鈉為無色的等軸晶繫結晶或白色結晶粉末，易溶於水，難溶於酒精，其水 溶液具有腐蝕性，由於氟離子(F-)的尺寸比較小，可與陽離子結合形成穩定的錯合物，氟 用於製造叫做特氟隆的高分子塗覆劑，並容易與氫氧基置換。本發明中，所述磷酸鈉(Na3PO4)影響膜的粗糙度(roughness)，如果磷酸鈉的含量 超過氫氧化鈉溶液中包含的氫氧化鈉的15%重量比時，對形成於鎂合金製品表面的平滑度 產生不利影響，而磷酸鈉的含量少於重量比時，其添加量比起其它多種混合物混合的整 個溶液要少得多，導致無法影響膜的粗糙度。磷酸鈉在磷酸氫二鈉水溶液中添加當量氫氧化鈉進行蒸發、乾燥處理之後，放在 電爐上加熱、脫水獲取無水化合物，在磷酸添加過量氫氧化鈉進行蒸發、濃縮，可在室溫環 境下獲取十二水化合物。根據晶化溫度還可獲取10、6、0. 5水化合物，無水化合物是無色粉末，其熔點是 1340°C，密度為 2. 536g/cm3(17°C )，每 IOOg 水中的溶解度為 0°C下 4. 5g，100°C下 77g。十二 水化合物是無色六方晶繫結晶，其熔點是73. 4°C，比重1.62，溶解度為28. 32g/100g(水 15°C )，從100°C脫水成為一水化合物，用作鹼性洗滌劑、皮革清潔劑、管道清理劑、硬水軟 化劑等。在本發明中，所述焦磷酸鈉(Na4P2O7)影響膜的氣孔，如果焦磷酸鈉的添加量大於 氫氧化鈉溶液中包含的氫氧化鈉的10重量％時，則單位面積中的氣孔數量增加對膜表面 的均勻性造成不利影響，而小於1重量％時，其添加量比起其它多種混合物混合的整個溶 液要少得多，導致無法影響膜的氣孔。焦磷酸鈉(Na4P2O7)包括結晶物(10水鹽)及無水物，分別稱作焦磷酸鈉(結晶)， 焦磷酸鈉(無水)，易溶於水，成為Na4P2O7 · ηΗ20,不溶於酒精，並可與金屬離子製作絡合鹽 的能量大，可對金屬離子起大的封鎖作用，而且還具有風化性，在無機酸的配合下煮沸時變 成 Na2HPO4。本發明中，所述氫氧化鋁影響膜的氣孔，如果氫氧化鋁的添加量大於氫氧化鈉溶 液中包含的氫氧化鈉的20重量％時，則單位面積中的氣孔數量增加對膜表面的均勻性造 成不利影響，而小於1重量％時，其添加量比起其它多種混合物混合的整個溶液要少得多， 導致無法有效地影響膜的氣孔。所述氫氧化鋁在天然狀態下，以水鋁礦、水鋁石的形式存在，在鋁鹽水溶液加上氨 水時生成為白色膠狀沉澱，加熱時在300°C下失去1分子的水，作為雙性氫氧化物與鹼反應 製作鋁酸鹽，與酸反應製作其鹽。長期與水接觸時會被膠化，用作吸附劑、離子交換體，色譜固定液等，還可用作氧 化鋁的製作原料，紙的加重劑，還可以注入到纖維中用作防水布的製作添加劑。本發明中所述氟矽酸鈉(Na2SiF6)影響膜的粗糙度，如果氟矽酸鈉的添加量大於 氫氧化鈉溶液中包含的氫氧化鈉的20重量％時，則對形成於鎂合金製品表面的氧化膜的 粗糙度造成不利影響，而小於1重量％時，其添加量比起其它多種混合物混合的整個溶液要少得多，導致無法有效地影響膜的粗糙度。所述氟矽酸鈉(Na2SiF6)為處理氟矽酸獲得的幾種鹽(SALT)之一，最常用於自來 水氟化的氟化合物，可在磷酸肥製作過程中獲取此副產品。在粉碎磷礦石用磺酸處理時產生的副產品-氣體與水反應生成氟矽酸，將其通過 碳酸鈉中和時就有氟矽酸鈉沉澱，該氟矽酸鈉為白色無味的結晶型粉末，溶解度為0°C下 0. 44%，100°C下2. 45%，是可變的，工業上用作洗衣店的中和劑、玻璃製造、毛織物的防蟲
處理等。本發明中，所述氫氧化鉀(KOH)影響膜的色彩性及均勻性，如果氫氧化鉀的添加 量大於氫氧化鈉溶液中包含的氫氧化鈉的10重量％時，則對形成於鎂合金製品表面的氧 化膜的色彩中棕色加大，對象牙色表面的均勻性造成不利影響，而小於1重量％時，其添加 量比起其它多種混合物混合的整個溶液要少得多，導致無法有效地影響膜的色彩性及均勻 性。所述氫氧化鉀為鉀的氫氧化物，通過對氯化鉀進行電解而得到，氫氧化鉀具有潮 解性，放置在空氣中時吸收溼氣而溶化，並吸收二氧化碳成為碳酸鉀，溶於水時釋放很多熱 量，其水溶液呈強鹼性。氫氧化鉀具有與氫氧化鈉非常相似的化學性質，可用於製造多種鉀化合物和鉀玻 璃、鉀肥皂(靛青等)、合成纖維(對苯二甲酸)等，也可用於鹼性電磁、試劑、二氧化碳吸收劑等。本發明中所述乙酸鉀(C2H3O2K)影響膜的氣孔尺寸，如果乙酸鉀的添加量大於氫氧 化鈉溶液中包含的氫氧化鈉的15重量％時，氣孔尺寸變大，對膜的均勻性和粗糙度造成不 利影響，而小於1重量％時，其添加量比起其它多種混合物混合的整個溶液要少得多，導致 無法影響膜的氣孔尺寸。乙酸鉀(C2H3O2K)易溶於乙醇，難溶於乙醚，是用於製作試劑、有機合成的原料的， 具有潮解性的無色結晶，外觀是無色乃至白色的易溶性段下晶體，是結晶性或者光澤性粉末。本發明中所述稀土金屬粉末的一部分溶於溶液的過程中被離子化影響膜的形態 及象牙色產生影響，如果稀土金屬粉末的添加量大於氫氧化鈉溶液中包含的氫氧化鈉的10 重量％時，未被離子化的量增多，可能變成不需要的雜物，而小於1重量％時，其添加量比 起其它多種混合物混合的整個溶液要少得多，導致無法影響膜的形態及象牙色。所謂稀土金屬指鈧、釔、鑭系元素的全部，酸化數為+2、+3、+4，一般做+3價的化合 物，但在鈰、鋱、鐠中為+4價，在鐿、銪、釤中也有+2價，大部分呈銀灰色光澤，其陽性處於鹼 金屬和鹼土金屬之後，其水溶液呈鹼性。作為本發明的物質是，以氫氧化鈉(NaOH)溶液為基本溶液的鎂合金製品用PEO表 面處理溶液的組合物，以包含在氫氧化鈉溶液中的氫氧化鈉的重量為基準，並在氫氧化鈉 溶液中混合適量的氟化鈉(NaF、磷酸鈉(Na3PO4)、焦磷酸鈉(Na4P2O7)、氫氧化鋁(Al (OH) 3)、 氟矽酸鈉(Na2SiF6)、氫氧化鉀(KOH)、乙酸鉀(C2H3O2K)、稀土金屬粉末，並使上述物質相互 作用，使形成在鎂合金製品表面的氧化膜接近象牙色。採用上述組合物實驗後，可以在鎂合金製品表面形成比根據現有技術的氧化膜 (圖3、圖4)更加牢固、緻密、光滑的氧化膜(圖1、圖2)。
權利要求
1. 一種鎂合金製品用PEO表面處理溶液的組合物，其特徵在於該組合物以氫氧化 鈉(NaOH)溶液為基本溶液，以包含在氫氧化鈉溶液中的氫氧化鈉的重量為基準，並在氫 氧化鈉溶液中混合氟化鈉(NaF) 1 20重量％、磷酸鈉(Na3PO4) 1 15重量％、焦磷酸鈉 (Na4P2O7) 1 10重量％、氫氧化鋁(Al (OH)3) 1 20重量％、氟矽酸鈉(Na2SiF6) 1 20重 量％、氫氧化鉀(KOH) 1 10重量％、乙酸鉀(C2H3O2K) 1 15重量％、稀土金屬粉末1 10 重量％而形成。
全文摘要
本發明公開了一種鎂合金製品用PEO表面處理溶液的組合物，該組合物以氫氧化鈉(NaOH)溶液為基本溶液，以包含在氫氧化鈉溶液中的氫氧化鈉的重量為基準，並在氫氧化鈉溶液中混合氟化鈉(NaF)1～20重量％、磷酸鈉(Na3PO4)1～15重量％、焦磷酸鈉(Na4P2O7)1～10重量％、氫氧化鋁(Al(OH)3)1～20重量％、氟矽酸鈉(Na2SiF6)1～20重量％、氫氧化鉀(KOH)1～10重量％、乙酸鉀(C2H3O2K)1～15重量％、稀土金屬粉末1～10重量％而形成。
文檔編號C25D11/30GK101994146SQ201010254110
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月16日 優先權日2009年8月25日
發明者俞在寅, 俞在龍, 尹在坤, 尹基烈, 樸昶勳, 李美經, 金德熙, 金進熙 申請人:威斯科高新技術有限公司