鎂合金汽車摩托車壓鑄制品表面處理工藝推薦

1、鎂合金壓鑄制品的涂裝工藝劉祖明摘要：綜述了本人在力勁集團多年來從事鎂合金壓鑄件表面處理技術(shù)研究中所總結(jié)的經(jīng)驗，重點介紹了壓鑄鎂合金制品涂裝工藝的前處理、噴漆及固化工藝等，并對在實際生產(chǎn)中的工藝選擇路線進行了歸納總結(jié)。關(guān)鍵詞：鎂合金 涂裝工藝 0 前言隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，曾經(jīng)困擾鎂合金產(chǎn)業(yè)的相關(guān)技術(shù)問題如壓鑄問題、回收問題已經(jīng)相繼得到解決，而鎂合金產(chǎn)品后段工序表面處理工藝正變得越來越重要了。適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砟苁巩a(chǎn)品具有保護性和裝飾性，并可賦予某些特殊功能。對于活潑的鎂來說，通過表面技術(shù)獲得保護性肯定重要，但面對越來越激烈的競爭和越來越挑剔的顧客，現(xiàn)代產(chǎn)品更需要具有較高的裝飾性和功能性。毫無疑問，涂

2、裝以其成本低、投資小、效果好、工藝簡單等獨有優(yōu)勢成為各制造商的首選。本文以鎂合金的涂裝工藝為主線，對鎂合金表面處理及涂裝工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)做了概括性的介紹，內(nèi)容包括鎂合金前處理工藝、涂裝工藝與裝備、涂料與固化工藝等方面的內(nèi)容，意在使讀者通過本文能對鎂合金的涂裝工藝有一個全面的概括性的了解。1、鎂合金涂裝的目的與要求1.1、對工件的防護性：空氣中的水分、酸堿鹽、微生物、紫外線及其他腐蝕性介質(zhì)，很容易使活潑的鎂受腐蝕，使其逐步損壞，產(chǎn)品經(jīng)涂裝后，形成一層耐腐蝕的牢固附著的連續(xù)涂層，使其基體與腐蝕介質(zhì)隔離，從而防止或減緩因腐蝕而引起的損壞。1.2、對工件的裝飾性：目前鎂合金工件多用于電子電器等高品質(zhì)高檔

3、次產(chǎn)品，除其性能要求外，其裝飾性已變得非常重要，運用涂料顏色的多樣性和涂裝施工的技巧，使產(chǎn)品獲得不同色彩、光澤、花紋等的裝飾性涂層，給人以賞心悅目的感覺，從而提高附加價值，擴大產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。1.3、賦于產(chǎn)品特殊功能：某些具有特殊組成的專用涂料形成的涂層，能賦于產(chǎn)品某些特殊性能，如：防火、絕熱、絕緣、防輻射等等。1.4、鎂合金涂裝的總體要求：為了達到涂裝的上述目的，不僅要考慮涂料本身的用途和性能，還應(yīng)考慮涂裝施工工藝，因為涂料的性能和作用是靠涂層體現(xiàn)出來的，因此，選擇涂料品種，合適的涂裝工藝和涂裝設(shè)備及作業(yè)環(huán)境是互相促進，互相制約的，為保證涂層質(zhì)量，對涂裝的要求如下：1明確涂裝目的，認(rèn)真分析涂

4、料性能和用途，正確選購?fù)苛稀?制定一套科學(xué)、先進、合理的涂裝工藝規(guī)程，內(nèi)容包括：l 涂料品種l 詳細(xì)涂裝工序及其技術(shù)條件l 使用的設(shè)備及工具l 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢測l 驗收標(biāo)準(zhǔn)和方法3嚴(yán)格進行表面前處理。4選擇最佳涂裝工藝及設(shè)備。5保證涂層干燥條件。6嚴(yán)格監(jiān)控質(zhì)量。7及時處理涂層缺陷。2、鎂合金前處理工藝鎂合金的前處理是整個涂裝工藝中重要的一環(huán)，目前應(yīng)用于生產(chǎn)的成熟工藝有多種選擇，具體選用哪種工藝要看產(chǎn)品的用途及其性能要求。2.1、鎂合金制品性能要求、汽車、摩托車、工具類的性能要求（一）、一般機械性能：硬度、強度、抗沖擊性、抗疲勞性等。（二）、保護性：耐腐蝕性、耐化學(xué)性、耐候性、防污染性。（三）、裝

5、飾性：著色性、光澤性等。（四）、可加工性：如焊接性、粘接性等、電子、通訊制品類的性能要求（一）、一般機械性能：硬度、強度、抗沖擊性、抗疲勞性等。（二）、保護性：耐腐蝕性、耐化學(xué)性、耐候性、防污染性。（三）、熱傳導(dǎo)性（四）、導(dǎo)電性（五）、電磁屏蔽性（六）、可加工性：如焊接性、粘接性等（七）、裝飾性：著色性、光澤性等。大多數(shù)產(chǎn)品零件不會對全部性能提出較高要求，通常只針對其產(chǎn)品的部分性能提出高要求，以便降低技術(shù)門檻，降低產(chǎn)品綜合成本。2.2、鎂合金制品前處理主要技術(shù)類別涂裝前處理主要應(yīng)用化學(xué)轉(zhuǎn)化膜法，目前應(yīng)用較多的有下列幾種：（一）、鉻系無機鹽轉(zhuǎn)化膜。以鉻酸和重鉻酸為主要成份的水溶液化學(xué)處理工藝，生

6、成的鉻酸鹽復(fù)合膜耐蝕性好，涂裝附著力強，具有自動修復(fù)能力。目前相關(guān)工藝已比較成熟，但其生產(chǎn)過程對環(huán)保不利，已逐漸被其它非鉻系處理工藝所取代。（二）、非鉻系無機鹽轉(zhuǎn)化膜。目前以磷酸鹽、錳酸鹽系列為主，皮膜耐蝕性已接近鉻化膜，其它各項性能指標(biāo)也都達到要求。由于環(huán)保要求所至，逐漸成為當(dāng)前研究和生產(chǎn)所采用的主流工藝。（三）、非鉻系有機轉(zhuǎn)化膜。最早研發(fā)于日本，國內(nèi)部分外資企業(yè)已開始引進運用于生產(chǎn)，主要針對既要求高耐蝕性又須具備良好導(dǎo)電性能的3C制品。（四）、化學(xué)氧化膜。通過各種化學(xué)氧化方法獲得的轉(zhuǎn)化膜，主要應(yīng)用于要求不高的低端產(chǎn)品的涂裝前處理及工序間臨時防護處理。國內(nèi)航天航空、軍工企業(yè)早在60年代已有比

7、較成熟的處理工藝。另外，微弧氧化、化學(xué)鍍鎳等其它技術(shù)處理后也常進噴涂，其各性能也較好。下表為幾種常用化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的性能比較見表一：表一 化學(xué)處理膜的比較2.3、鎂合金制品前處理流程表二是一個完整的典型前處理工藝流程，可得高品質(zhì)前處理半成品，如產(chǎn)品品質(zhì)要求較低，可適當(dāng)減少工序，其中每一格代表一個處理槽。熱水洗50-60、2分鐘脫脂一原料A 2-2.5%(按體積)75、5min水洗、3分鐘脫脂二原料B 8%(按體積) 55、10min水洗、1分鐘熱水洗50-60、2分鐘水洗、2分鐘酸洗原料C25、2分鐘水洗、3分鐘皮膜轉(zhuǎn)換原料D25、2min水洗、3分鐘純水洗DI水：電導(dǎo)率<80us/cm、硬

8、度<0.1mg/l、含鹽率<50mg/l 3-5分鐘、常溫烘干60-80、15分鐘表二：典型前處理工藝流程示意圖3、鎂合金噴涂工藝3.1、鎂合金制品用涂料3.1.1、鎂合金制品涂料的選擇原則1、 根據(jù)涂飾目的選擇：是以裝飾為主，還是以機械性能為主，還是兩者兼顧，要有所側(cè)重。2、 根據(jù)被涂物工作環(huán)境要求來選擇：如一般室內(nèi)工作環(huán)境與室外惡劣環(huán)境。3、 根據(jù)施工條件等來選擇：如設(shè)備對涂料種類的限制。4、 根據(jù)綜合經(jīng)濟效益來選擇：品質(zhì)與成本要有一個最佳平衡點。5、 根據(jù)底材性質(zhì)來選擇：特別是底漆，鎂合金用底漆必須具有良好的抗堿性。3.1.2、鎂合金制品涂料的選擇原則涂層體系的選擇受合金種類

9、、使用環(huán)境、外觀各性能要求以及成本的支配，但是所有的有機涂層系統(tǒng)都必須遵循溶劑、烤漆程序、底漆與面漆兼容性的限制。下面以底漆與面漆的選擇為例進行說明：一、底漆的選擇與其配方基礎(chǔ)：鎂制品的底漆必須以耐堿的漆料為基礎(chǔ)，如聚乙烯醇縮丁醛、聚氨酯、烘干型酚醛脂和乙烯基環(huán)氧樹脂，為了加強其防腐性能，能常在這些漆料里加入鉻酸鋅或二氧化鈦。但無論配方如何變化，鎂制品的底漆通常都配有環(huán)氧樹脂，因其具有良好的抗堿性。對于苛刻的海洋或其它鹽性惡劣環(huán)境，需要添加有阻化性的原料，如鉻酸鍶或其它鉻酸鹽。鎂的底漆里不得使用重金屬原料如鉛或銅的化合物等，同樣道理，成功用于鋼鐵的底漆或其所用的鋅粉原料是不能用于鎂合金的。還有

10、一種以電泳涂裝工藝為基礎(chǔ)的陰極電沉積環(huán)氧底漆用于鎂十分有效，并已在國外廣泛用于汽車及計算機工業(yè)的鎂壓鑄件。電泳涂裝工藝可提供良好的附著力及均涂性，從而可在復(fù)雜的表面上沉積均勻的底涂層。二、面漆的選擇與其配方基礎(chǔ)：實際上任何類型的面漆都可以用于涂有底漆的鎂制品，一般只須遵循兩個基本要求：一是面漆與底漆的兼容性，并具有良好的保護作用；二是作為抵御環(huán)境的第一道防線，面漆必須經(jīng)得住所有的工作條件的考驗。一般情況下，面漆的選擇還要考慮經(jīng)濟合理性，及與現(xiàn)有車間條件與設(shè)備情況的兼容性。成功用于鎂的面漆涂層包括醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚脂、丙烯酸樹脂與聚氨基甲酯。而且自干漆和烤干漆都在廣泛使用。另外，粉末樹脂涂層

11、也已廣泛用于鎂的表面涂層，其不存在溶劑是一個有益于環(huán)境的重要因素，這將是以后的重要發(fā)展方向。3.2、鎂合金制品涂裝工藝和設(shè)備的選用原則：在選擇合適的涂料體系后，便應(yīng)按照規(guī)定的技術(shù)要求，選用合適的施工工藝和施工設(shè)備。通常必須考慮以下內(nèi)容：1根據(jù)工件的形狀，面積大小，生產(chǎn)數(shù)量，生產(chǎn)規(guī)格及其表面形態(tài)選擇合適的施工工藝。2根據(jù)所用涂料的特性選擇適宜的涂裝設(shè)備。3被涂物的使用環(huán)境條件及對涂膜質(zhì)量和性能的要求。4根據(jù)被涂工件表面情況及使用條件選擇合理的前處理設(shè)備。5選用高效，節(jié)能設(shè)備。6要重視環(huán)保因素。3.3、鎂合金涂裝的固化工藝:涂料的成膜過程就是涂層的固化過程，方法如表三所示：固化工藝分類固化方法 固

12、化（干燥）自然干燥在常溫狀態(tài)下干燥，俗稱自干或氣干加熱固化低溫固化100以下烘干中溫固化100150烘干高溫固化150以上烘干照射固化紫外線固化紫外線照射電子束固化電子束照射表三：涂料的固化工藝目前，鎂合金等到有色金屬或合金的涂裝仍以熱固化涂料為主，且多采用中溫?zé)峁袒?，也有少量輻射固化涂料的?yīng)用，但由于其技術(shù)成熟度及管理上的局限，其實用性還不太大。3.4、噴涂作業(yè)要點在噴涂作業(yè)時，要掌握好噴涂距離、噴槍運行速度、噴霧圖形的搭接等要領(lǐng)，才能獲得滿意的噴涂效果。(一)噴涂距離：噴涂距離是指噴槍前端與被涂物之間的距離，在一般情況下，使用大型噴槍噴涂時，噴涂距離應(yīng)為（2030）cm，使用小型噴槍噴涂時

13、，噴涂距離應(yīng)為（1525）cm。噴涂時，噴涂距離保持恒定是確保漆膜厚度均勻一致的重要因素之一。（二）噴槍運行速度：噴涂作業(yè)時，噴槍運行速度要適當(dāng)，并保持恒定。噴槍的運行速度一般應(yīng)控制在（3060）cm/s范圍內(nèi)，當(dāng)運行速度低于30cm/s時，形成的漆膜厚，易產(chǎn)生流掛；當(dāng)運行速度大于60cm/s時，形成的漆膜薄，易產(chǎn)生漏底的缺陷。被涂物小且表面凹凸不平時，運行速度可慢一點，被涂物大且表面較平整時，可在增加涂料噴出量的前提下，運行速度可快一點。（三）噴霧圖形的搭接：噴霧圖形搭接是指噴涂時，噴霧圖形之間的部分重疊。由于噴霧圖形中部漆膜較厚，邊沿較薄，噴涂時必須使前后噴霧圖形相互搭接，才能使漆膜均勻一

14、致?？刂葡嗷ゴ罱拥膶挾?，對漆膜厚度的均勻性關(guān)系密切。搭接的寬度應(yīng)視噴霧圖形的形狀不同而各有差異，橢圓形、橄欖形和圓形三種噴霧圖形的平整度是有差別的。一般情況下，按照下表所推薦的搭接寬度進行噴涂，可獲得平整的漆膜：噴霧圖形的搭接噴霧圖形形狀重疊寬度搭接間距橢圓形橄欖形圓形1/41/31/23/42/31/2（四）涂料的粘度：涂料的粘度也是噴涂作業(yè)要注意的問題。涂料的粘度將影響漆膜的平整度及漆膜厚度。3.5、鎂合金制品涂裝環(huán)境要求1采光好，亮度均勻。2適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸取?良好的空氣清潔度。4通風(fēng)良好，換氣適當(dāng)。5防火防爆。4、總結(jié)綜上所述，鎂合金的涂裝工藝跟其它合金制品的涂裝工藝既有相通之處，又有

15、許多不同點。現(xiàn)有壓鑄企業(yè)中如鋁合金、鋅合金壓鑄企業(yè)大都建有涂裝線，如果新上鎂合金壓鑄項目，可在原有涂裝線上進行技術(shù)改造或適當(dāng)增加一些設(shè)備即可進行生產(chǎn)，這將有利于節(jié)約企業(yè)資金，減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)。當(dāng)然這可能會對生產(chǎn)工藝有所影響，從而最終影響產(chǎn)品質(zhì)量。如果企業(yè)是新介入壓鑄行業(yè)投資鎂合金壓鑄項目，新建全新涂裝線將有利于企業(yè)市場競爭。不過，不管什么情況，都必須考慮鎂合金壓鑄工藝及后續(xù)加工對涂裝工藝的影響，都必須考慮品質(zhì)與成本的關(guān)系。4.1、鎂合金壓鑄汽摩零件、電動工具制品類表面處理工藝總結(jié)推薦鎂合金汽摩零件、電動工具制品受 力非受力受 力非受力高品質(zhì)路線：微弧氧化+噴粉+噴漆+拋光低成本路線：化成膜處理+噴

16、粉+噴漆+拋光高品質(zhì)路線：微弧氧化+噴漆+拋光低成本路線：化成膜處理+噴漆+拋光高品質(zhì)路線：微弧氧化+噴粉低成本路線：化成膜處理+噴粉高品質(zhì)路線：微弧氧化低成本路線：化學(xué)氧化電鍍、化學(xué)鍍、氣相沉積等裝飾件非裝飾件特殊件備注：1、裝飾件與非裝飾件：以裝飾功能為重點的為裝飾件，裝飾功能不重要的為非裝飾件。2、受力件與非受力件：要求耐磨、耐壓、防撞、受力、高耐蝕性等的為受力件，只要求耐蝕性的為非受力件。3、鎂合金表面處理具有多種工藝技術(shù)及表現(xiàn)形式，上述資料僅供參考。4.2、鎂合金壓鑄電子制品類表面處理工藝總結(jié)推薦鎂合金3C制品功能件非功能功能件非功能高品質(zhì)路線：化學(xué)鍍、非鉻系轉(zhuǎn)化膜+噴漆+拋光低成本

17、路線：鉻系轉(zhuǎn)化膜+噴漆+拋光高品質(zhì)路線：微弧氧化或非鉻系轉(zhuǎn)化膜+噴漆+拋光低成本路線：鉻系轉(zhuǎn)化膜+噴漆+拋光高品質(zhì)路線：非鉻系化學(xué)氧化、化學(xué)鍍低成本路線：化學(xué)氧化高品質(zhì)路線：微弧氧化低成本路線：化學(xué)氧化電鍍、化學(xué)鍍、氣相沉積等裝飾件非裝飾件特殊件備注：1、裝飾件與非裝飾件：以裝飾功能為重點的為裝飾件，裝飾功能不重要的為非裝飾件。2、功能件與非功能件：要求導(dǎo)電、散熱、焊接、高耐蝕性的為功能件，只要求耐蝕性的為非功能件。3、鎂合金表面處理具有多種工藝技術(shù)及表現(xiàn)形式，上述資料僅供參考。參考文獻：1、 Alex J, et al. Met Finish, 1994,(3):392、 Amy L Rudd, Carmel B Breslin, Florian Mansfeld. Corros Sci, 2000, 42(2): 2753、 張燕，等。壓鑄鎂合金表面處理技術(shù)。特種鑄造及有色金屬2000，增(1):224、 Maker G L, Kruger K.J Electrochem Soc,1990,137(2):4145、 Perrault G G. J Electrochem Soc, 1970, 27:476、 MAGNESIUM AND MAGNESIUM ALLOYS（鎂及鎂合金專業(yè)手冊），米歇爾.M.阿維德西安等編