镁合金电脑壳体喷涂涂装前处理技术

镁合金的无铬元磷转化膜技术的关键是选择具有优良的防腐蚀性能的转化膜层，其结构要求：1)膜晶细微，膜层致密，连续完整，与镁合金金属表面的结合力强；2)膜层具有多孔性和吸附性，与有机喷涂涂料附着力强；3)镁合金金属离子和非金属离子在膜层中的移动性差，膜层的结晶组织稳定。
根据上述各种工艺要求，我们优先选择的研发方向是在镁合金表面上化成成膜2组盐类：1)是与铬酸盐相近似的氧阴离子盐类，包括钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐以及高锰酸盐等；2)是稀土金属盐，包括锂盐、钛盐、锆盐、纳米陶瓷、硅烷等。最终设定的工艺配方为：以稀土金属盐为主剂，以氧阴离子盐为助剂，同时引入植酸和鞣酸为添加剂。因为植酸对于镁合金是十分罕见的多齿螯合剂，它不仅能使镁合金抗腐蚀，更能改善镁合金与有机涂料的黏结性；鞣酸为多元苯酚的复杂化合物，经水解后的溶液呈酸性，能微量溶解镁金属，然后即可生成转化膜层。试验证明：鞣酸转化膜对镁合金与有机涂料喷涂涂装层的结合力是十分有效的。
BL350A、BL350B系列环保型皮膜化成剂在镁合金化成转化成膜的机理为：在超声波设备中，稀土金属盐、氧阴离子盐、植酸、鞣酸的联合作用下，首先在镁合金工件表面上形成稳定的质点结晶核心，即为成核作用，随后继续促进晶体成长。因为成核和晶体成长不是在处理工作液中，而只是在镁合金工件表面上发生以及受到处理工作液浓度差异的扩散作用的影响，诱发了镁合金工件表面结晶发生的异相成核作用，而有益于化成转化成膜反应过程的进行。另外从热力学平衡的角度分析，只有镁合金工件基体表面的自由能高于所形成化成转化膜的表面自由能，化成转化膜才有可能在镁合金工件表面上生成。因此，化成转化反应前对镁合金工件的预处理，其作用也十分重要，它不仅是去除镁合金工件表面会阻止转化处理工作液与金属表面接触反应，破坏转化膜完整性的有机和无机污染物，更具有改变镁合金工件表面自由能及活化工件表面的功能。所以同时研发与其配套的工艺性能达标的脱脂剂，酸洗活化剂也是本工艺技术的辅助性工艺材料。
国内外对环境保护日益重视，我国已经把节能减排、保护环境作为基本国策，对剧毒的Cr6+实行严格控制，越来越多的产品采用磷化工艺代替铬酸钝化工艺。
镁合金工件的磷化液成分以磷酸锰为主。镁合金表面形成的磷化膜的成分取决于磷化液的组成，含氟化钠的磷化液所得的膜主要由磷酸锰等组成，而用氟硼酸钠溶液所生成的磷化膜，则主要是由磷酸镁组成。用户在原来的生产线上所采用的是以氟化钠为添加剂的磷化工艺，为了弥补镁合金工件磷化膜的缺陷，在磷化转化处理后又增加一道铬酸盐钝化的工序。工艺流程为：超声波加温预脱脂叶超声波加温脱脂→水漂洗→水漂洗→酸洗活化→水漂洗→中和处理→水漂洗→超声波表面调整→超声波加温磷化→水漂洗→超声波加温钝化→水漂洗→水漂洗→超声波纯净水洗→热风吹干→喷涂电磁屏蔽、耐磨耐冲击涂料。各工序的生产节拍均为2min。
1用户对新型前处理技术的要求
南昌某科技发展公司是专业设计制造笔记本电脑的高科技公司，其产品畅销国内外市场，年销售额超6亿。电脑壳体是采用铸造镁合金制造的。要求在对镁合金表面磷化处理后，再喷涂具有电磁屏蔽性能、耐磨耐撞击的特种涂料。
镁合金是现代工业应用的密度较小的一种合金，它有优异的强度质量比。对于要求减轻质量的结构件，如飞机轮毂、导弹引导系统、航空航天器材、卫星零部件、发动机壳体、汽车零部件、日用电器、精密电子仪器等，镁合金具有特殊的意义。随着科技的发展，镁合金的制造成本下降，并在越来越多的领域得到应用。
镁
Publication: Chemical Topics
Provider: China National Chemical Information Center (CNCIC)
Date: January 17, 2013
0引言
传统工艺上，涂装前钢铁、铝及铝合金、锌及锌合金、镁及镁合金、镉及镉合金、不锈钢等金属工件必须进行磷化处理。磷化膜根据金属材质和工艺配方的不同，而呈灰色或黑色外观。磷化膜是由一系列大小不同的晶体所组成，在晶体的联结点上具有细小裂纹的多孔结构。经过钝化填充、浸油或喷涂涂装处理之后，在大气条件下具有优良的抗腐蚀性。由于膜层的微孔结构具有良好的吸附能力，磷化膜被广泛用作喷涂的底层，涂料能够牢固地黏附在金属表面，涂层和磷化膜有双重的防护效果。磷化工艺被广泛用于汽车工业、舰船工业、机械制造业、航空航天、精密电子以及各种家用电器等产品的处理上。
该公司原来的涂装前处理是常规的磷化后再钝化(络化)的工艺。铬和磷等是有毒或不环保的工艺材料，环保部门要求限期改革工艺，同时凡是出口国外的产品，其工艺材料也必须通过SGS检测，并取得合格证书，否则将被取消出口资格。
2011年9月，研发工程师经考察和沟通，了解具体的技术要求，参与了研发环保型新产品的竞标。
2BL350A、BL350B皮膜化成处理剂的研发
镁是活泼的化学元素，在各种环境中的抗蚀性能差，表面很容易生锈。镁在绝大多数的无机酸、有机酸以及中性介质中都是不耐蚀的。但镁在铬酸、磷酸和氢氟酸中却例外，如镁在铬酸中表面处于钝化状态，镁在氢氟酸中生成溶解度很小的MgF2保护膜而变得耐蚀，而且其耐蚀性随着HF的浓度增大而提高；在碱性溶液中，由于生成难溶的Mg(OH)2膜而变得很耐蚀阿。为了提高镁合金工件的耐蚀性及装饰性，需对其表面进行各种精饰处理，如氧化、钝化、磷化或阳极氧化等，使其生成各种转化膜，作为喷涂涂装有机涂料的底层。镁合金通过铬酸盐处理可以获碍具有优良耐蚀性的钝化膜，该钝化膜是喷涂涂装涂料的优秀底层。
现代工业的发展，促进和推动了磷化转化处理工艺的开发研究。主要是集中在磷化机理、添加剂、产品配方和工艺条件，以及多功能磷化、环保型磷化方面的开发与应用。
根据用户要求，采用环保型BL350A、BL350B系列的皮膜化成剂配合超声波技术，在铸造镁合金工件表面上进行涂装前处理，达到了制备精密膜层的目的，使电脑壳体产品的涂装上了一个新的台阶。
要取消该公司的磷化和铬酸盐钝化工艺中的磷酸根离子和Cr6年来国内外研究和应用镁合金的无铬无磷转化膜处理主要有如下工艺：波美处理法(Boehmittproess)、有机膜处理法cOrganic coatings)、稀土转化膜(Rare earth conversion coatings)、溶胶凝胶成膜(Sol-Gel coatings)、钴盐类化学转化膜(Cobalt-hased coat-ings)、锰盐转化膜(Manganese oxide coatings)、氟钛酸类化学转化膜(Fluotitanic coatings)等。