一種清模劑及該清模劑對鎂合金用擠壓模具的清洗方法

2023-06-14 07:12:31

專利名稱：一種清模劑及該清模劑對鎂合金用擠壓模具的清洗方法
技術領域：
本發明涉及一種工業清洗化學品，具體地說，是一種主要用於對鎂合金用擠壓模具中殘存鎂合金的進行清除的清模劑。本發明還涉及使用該清模劑對鎂合金用擠壓模具的清洗方法。
背景技術：
鎂合金是目前實際應用中最輕的金屬結構材料，它具有質輕、比強度高、防震性良好等特點。近年來，變形鎂合金產品(包括型材和板材)在汽車工業、通訊電子業和航空航天業等領域正受到日益廣泛的關注，並顯示出了廣闊的應用前景，鎂合金型材的生產加工技術已成為研究熱點。
在鎂合金型材的生產加工中，擠壓模具的清理是一個必要的生產環節，但目前尚未有通用的技術規範，也未見相關的文獻報導。
在實際生產中，用於鎂合金型材加工的擠壓設備是與鋁合金的共用，因而擠壓鎂合金後，往往用擠壓鋁合金的方法來清除模具中的鎂合金，一些細微的地方需擠壓較長的鋁合金才能完全除去，這種方式消耗較多的鋁材，使生產工序複雜、成本增加。因此，有必要研究一種能便捷、徹底的清除模具中的鎂合金，且不會對模具產生明顯影響的清模技術。
鎂的化學性質活潑，標準電極電位低，鎂合金的表面氧化膜疏鬆多孔，對基體保護能力差，導致鎂合金在酸性和中性鹽溶液都不耐蝕。因而，對鎂合金用擠壓模具的清洗，可用酸性介質進行。

發明內容
本發明的目的在於，提出了一種清模劑。該清模劑主要用於對鎂合金用擠壓模具中殘存的鎂合金進行清除。
本發明的另一目的在於，提出了一種對鎂合金用擠壓模具中殘存的鎂合金進行清除的方法。
為了實現上述的發明目的，本發明的技術方案是以鹽酸為介質，以硫脲和十二烷基苯磺酸鈉為緩蝕劑，餘量為水；按清模劑的總重量計，HCl濃度為5.0～10.0wt％，硫脲濃度為0.02～0.03wt％，十二烷基苯磺酸鈉濃度為0.01～0.02wt％。
該清模劑對鎂合金用擠壓模具的清洗方法，對模具進行浸泡時，清模劑的溫度為30～40℃。最優選為30℃。
在清洗的過程中，清洗速度為模具中鎂合金在擠壓方向上長度的平均減小速率為10.2mm/h～40.0mm/h。
本發明使用鹽酸為介質，是因為鎂合金在HCl溶液中的失重速率最大。鎂合金在HCl溶液中的失重速率最大的主要原因是由於鎂合金的表面膜疏鬆多孔，而HCl溶液中的氯離子(Cl-)半徑小、穿透能力強，具有很強的可被金屬(包括鎂)吸附的能力，故Cl-很容易穿透鎂合金表面膜內的孔隙，到達並被優先吸附於鎂合金表面，形成可溶性化合物，這樣一方面進一步降低了表面膜與基體的結合力，另一方面在基體上生成小蝕坑，從而導致鎂合金腐蝕的加速。
在本發明中，清模劑溫度為30～40℃，在HCl濃度為5.0wt％～10.0wt％的溶液(緩蝕劑硫脲濃度為0.02～0.03wt％，十二烷基苯磺酸鈉濃度為0.01～0.02wt％)中，將模具中的鎂合金棒料(長度均為50mm)完全清洗掉的時間約為1.25～4.88h，其在在擠壓方向上長度的平均減小速率分別約為10.2mm/h～40.0mm/h，這對實際應用而言，是比較快捷的。
由於模具內腔的鎂合金可起到陽極保護作用，另一方面，溶液中濃度為0.02～0.03wt％的緩蝕劑也可很好地發揮對模具的緩蝕作用，這使得實驗中所用的模具在其內腔存在鎂合金的條件下，分別經過共約200h的酸液浸泡後，其幾何尺寸均未檢測出明顯變化，這表明本發明獲得的清模劑對模具基本無損害。
綜上所述，可以認為本發明是方便的、快捷的、對模具基本無損害的，在對鎂合金用擠壓模具的清洗方面，具有明確和較廣泛的應用前景。
具體實施例方式
以下給出具體的實施例來進一步說明。這些實施例的用意只是說明性的，而不應理解為對本發明的限制。
本發明選用常用的變形鎂合金AZ31、AZ61、AZ80、AM60作為應用對象，模具材料為鎂合金用擠壓模具常用的4Cr5MoSiV1鋼(H13鋼)。所涉及的化學試劑，如無特殊說明，均為分析純。
實施例1按HCl濃度為5.0wt％、硫脲濃度為0.02wt％、十二烷基苯磺酸鈉濃度為0.02wt％配製1000g清模劑，保存備用。
利用H13鋼加工出內徑為10.00mm、長50mm的通孔模具，並進行除油、酸洗和鈍化處理；在孔內放入外徑為9.95mm、長為51mm的AZ61鎂合金棒料，並在液壓機的壓力作用下使鎂合金棒料變形，以模擬實際生產中擠壓模具與鎂合金的結合情況，並用機械打磨方法將鎂合金棒料端面加工至與模具端面齊平，保證模具中鎂合金棒料長度約為50mm。
將上述裝有鎂合金棒料的模具完全浸入酸性介質中，測量酸洗前後鎂合金棒料及模具的質量變化，以檢測分析失重速率等情況。
在對裝有AZ61鎂合金棒料的模具進行清洗時，清模劑溫度為30℃，清洗完成(模具中鎂合金棒料完全腐蝕完)時間為4.88小時。
實施例2按HCl濃度為7.5wt％、硫脲濃度為0.03wt％、十二烷基苯磺酸鈉濃度為0.01wt％配製1000g清模劑，保存備用。
利用H13鋼加工出內徑為10.00mm、長50mm的通孔模具，並進行除油、酸洗和鈍化處理；在孔內放入外徑為9.95mm、長為51mm的AZ31鎂合金棒料，並在液壓機的壓力作用下使鎂合金棒料變形，以模擬實際生產中擠壓模具與鎂合金的結合情況，並用機械打磨方法將鎂合金棒料端面加工至與模具端面齊平，保證模具中鎂合金棒料長度約為50mm。
對裝有鎂合金AZ31棒料的模具進行清洗時，清模劑溫度為40℃，清洗完成時間為1.58小時。
實施例3、4將實施例2中的鎂合金棒料分別修改為AZ80和AM60，其它條件不變。依次成為實施例3(鎂合金棒料為AZ80)、實施例4(鎂合金棒料為AM60)。
分別對裝有鎂合金AZ80和AM60棒料的模具進行清洗時，清洗完成時間分別為1.63小時和1.76小時。
實施例5將實施例1中清模劑中HCl改為濃度為10.0wt％、清模劑溫度改為30℃，其它條件不變，成為實施例5。
對裝有鎂合金AZ31棒料的模具進行清洗時，清洗完成時間為1.25小時。
在實施例1、實施例2、實施例3、實施例4和實施例5中，在各自的清模劑溫度下，HCl濃度分別為5.0wt％、7.5wt％、7.5wt％、7.5wt％和10.0wt％的溶液中，將模具中的AZ31、AZ61、AZ80和AM60鎂合金棒料(長度均約為50mm)完全清洗掉的時間平均分別為4.88h、1.58h、1.63h、1.76h和1.25小時，其在在擠壓方向上長度的平均減小速率分別約為10.2mm/h、31.6mm/h、30.7mm/h、28.4mm/h和40.0mm/h，這對實際應用而言，是比較快捷的。
實驗中所用的模具在其內腔存在鎂合金的條件下，經過約200h的酸液浸泡後，其幾何尺寸均未檢測出明顯變化，這表明在本發明所獲得的清模劑對4Cr5MoSiV1鋼模具基本無損害。
對比例1以H2SO4代替實施例2中的鹽酸，濃度仍然為7.5wt％。其它條件不變。
對比例2以HNO3代替實施例2中的鹽酸，濃度仍然為7.5wt％。其它條件不變。
對比例3以檸檬酸代替實施例2中的鹽酸，濃度仍然為7.5wt％。其它條件不變。
將實施例2和對比例1～3所得到的酸液中浸泡1.0h後，稱量模具中殘存鎂合金的質量，可獲得酸液種類對鎂合金試樣失重速率的影響情況(見如表1)，這表明鎂合金在HCl溶液中的失重速率最大。
表1鎂合金試樣在各種酸液中的失重速率

對比例4～6將實施例2中的清洗溫度分別修改為50℃、60℃和70℃，其它條件不變。依次成為對比例4(清洗溫度為50℃)、對比例5(清洗溫度為60℃)和對比例6(清洗溫度為70℃)。
發明人觀察到當清模劑溫度超過50℃後，模具表面顏色明顯加深，這表明原有的鈍化膜可能已發生改變。而溫度低於30℃，則鎂合金清除效果不明顯。所以，清洗的優選溫度為30～40℃。
以上對本發明所提供的清模劑及該清模劑對鎂合金用擠壓模具的清洗方法進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種清模劑，其特徵在於以鹽酸為介質，以硫脲和十二烷基苯磺酸鈉為緩蝕劑，餘量為水；按清模劑的總重量計，HCl濃度為5.0～10.0wt％，硫脲濃度為0.02～0.03wt％，十二烷基苯磺酸鈉濃度為0.01～0.02wt％。
2.權利要求1所述的清模劑對鎂合金用擠壓模具的清洗方法，其特徵在於，對模具進行浸泡，浸泡時，清模劑的溫度為30～40℃。
3.根據權利要求2所述的清模劑對鎂合金用擠壓模具的清洗方法，其特徵在於清模劑的溫度為30℃。
4.根據權利要求3所述的清模劑對鎂合金用擠壓模具的清洗方法，其特徵在於模具中鎂合金在擠壓方向上長度的平均減小速率為10.2mm/h～40.0mm/h。
全文摘要
本發明公開了一種清模劑及該清模劑對鎂合金用擠壓模具中殘存鎂合金的清除方法。該清模劑以鹽酸為介質，以硫脲和十二烷基苯磺酸鈉為緩蝕劑，餘量為水；按清模劑的總重量計，HCl濃度為5.0～10.0wt％，硫脲濃度為0.02～0.03wt％，十二烷基苯磺酸鈉濃度為0.01～0.02wt％。該清模劑對鎂合金用擠壓模具的清洗方法是對模具進行浸泡，清模劑的溫度為30～40℃，模具中鎂合金在擠壓方向上長度的平均減小速率為10.2mm/h～40.0mm/h。本發明具有方便、快捷、對模具基本無損害等優點，在對鎂合金用擠壓模具的清模方面，具有明確和較廣泛的應用前景。
文檔編號C11D7/02GK101054546SQ20071010790
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月15日 優先權日2007年5月15日
發明者王健, 丁培道, 潘復生, 蔣斌, 張丁非 申請人:重慶大學