專利名稱：：鎂合金表面的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鎂合金表面的處理方法。
背景技術(shù)：
：鎂合金由于活性高，表面極易形成疏松多孔的氧化鎂，特別是在酸性或鹼性環(huán)境中容易銹蝕，為提升鎂合金表面的耐蝕性，有利用化成處理、陽極處理、氣相沉積法、無電電鍍或電鍍等方法?；商幚矶嗬勉t酸鹽、磷酸鹽或錳酸鹽于鎂合金表面形成耐蝕性的金屬化合物(皮膜鍍層)，這些常用的化成處理液的毒性及廢液對環(huán)境會造成嚴重的污染。而且一般化成處理的皮膜層質(zhì)地軟且薄，無法作為鎂合金在抗蝕和耐磨性的表面層，通常只能作為鎂合金表面處理涂覆的中間層。若采用陽極處理，其所形成的鎂合金氧化表層因具有多孔性且極為疏松，在耐蝕性的防護上效果不佳。至于物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積必須在特殊的環(huán)境條件控制下完成，制程成本高且不易形成厚的鍍層，在實用上受到嚴格的限制。另外，因鎂合金的標準還原電位為-2.36伏特(V)，而且化學(xué)活性高，在大氣環(huán)境中易形成氧化鎂(MgO)，因此利用電鍍或無電電鍍通常無法獲得良好的鍍層甚至于無法形成鍍層。而將錫與鋅鍍覆于鎂合金表面，再以低溫?zé)崽幚?約190°C)的擴散進行鎂合金表面處理，可使錫、鋅等元素與鎂形成如Mg2Sn等價金屬，然而此種處理方式必須先利用電鍍方式使錫、鋅鍍著于鎂合金表面，另外產(chǎn)生鎂合金電鍍層附著性不佳的問題，且因錫與鋅的還原電位不同，不易進行多元合金的覆鍍層，多次的電鍍過程亦增加制造的成本與復(fù)雜性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，而提供一種鎂合金表面的處理方法，其具備處理過程簡單且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的優(yōu)點，具有應(yīng)用范圍廣泛的市場優(yōu)勢，且不會對環(huán)境造成影響。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是—種鎂合金表面的處理方法，其特征在于，包括下列步驟—.準備步驟預(yù)先準備一鎂合金基材及一披覆合金，該披覆合金是熔點低于該鎂合金基材的低溫活性結(jié)構(gòu)；二.融熔及均勻涂布步驟將該披覆合金置于該鎂合金基材上，并對該鎂合金基材及該披覆合金進行加熱，當(dāng)該披覆合金呈融熔時，將其均勻涂布于該鎂合金基材上；三.熱擴散步驟當(dāng)加熱達預(yù)定溫度，該披覆合金即于該鎂合金基材上產(chǎn)生熱擴散作用；四.完成步驟最后該披覆合金于該鎂合金基材上形成一耐蝕的硬質(zhì)層。前述的鎂合金表面的處理方法，其中準備步驟中該鎂合金基材是預(yù)先以砂紙將其粗糙面研磨成光滑面；該披覆合金是以熔煉方式而于真空、保護氣氛其中的一種狀態(tài)下制成；該披覆合金是選自錫鋅合金、錫鋅鋁合金、錫鋅稀土合金、錫鋅鋁稀土合金其中之一。前述的鎂合金表面的處理方法，其中錫鋅合金包括重量百分比5%50%的鋅，其余為錫；所述錫鋅鋁合金包括重量百分比5%40%的鋅、重量百分比3%10%的鋁，其余為錫；所述錫鋅稀土合金包括重量百分比5%50%的鋅、重量百分比0.05%5%的稀土元素，其余為錫；所述錫鋅鋁稀土合金是重量百分比5%40%的鋅、重量百分比3%10%的鋁、重量百分比0.05%5%的稀土元素，其余為錫。前述的鎂合金表面的處理方法，其中稀土元素是采用鑭(La)、鈰(Ce)、鏷(Pr)、釹(Nd)、鉅(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、禮(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鎦(Lu)、釔(y)、鈧(Sc)的至少其中一種。前述的鎂合金表面的處理方法，其中融熔及均勻涂布步驟中該鎂合金基材是設(shè)加熱器加熱到預(yù)定溫度，并使用刮板將披覆合金均勻涂布于該鎂合金基材；該刮板的材質(zhì)是選用不座鋼、鋁、鋼、不易于其表面潤濕的陶瓷、不易于其表面潤濕的鐵氟龍其中之一；并具備導(dǎo)熱性差、不與披覆合金產(chǎn)生反應(yīng)的特性；于該熱擴散步驟中該披覆合金是在低于攝氏200度的熱處理溫度下，進行擴散并與鎂合金反應(yīng)。前述的鎂合金表面的處理方法，其中加熱器是選自電熱板、加熱爐其中之一；該披覆合金是加熱到以披覆合金的合金熔化溫度以上約20至30°C;該披覆合金是在低于披覆合金的熔化溫度大約攝氏5至10度下擴散并與鎂合金反應(yīng)。前述的鎂合金表面的處理方法，其中完成步驟中，該披覆合金是于熔化溫度下加熱大約110小時，而于該鎂合金基材表面形成耐蝕的硬質(zhì)層；該硬質(zhì)層是至少具備耐蝕性、抗磨、提升結(jié)合力、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、利于焊接、利于電鍍及利于無電電鍍的材質(zhì)。本發(fā)明的有益效果是，其具備處理過程簡單且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的優(yōu)點，具有應(yīng)用范圍廣泛的市場優(yōu)勢，且不會對環(huán)境造成影響。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明的流程示意圖圖2是本發(fā)明的處理過程的示意圖圖3A、圖3B及圖3C是圖2所示的披覆合金于鎂合金基材上進行熱擴散的前、中、后的局部放大的示意圖圖4是圖2所示的鎂合金基材的外觀示意圖圖5是圖2所示的披覆合金設(shè)于鎂合金基材上的示意圖圖6是圖2所示的表面處理完成的鎂合金基材的示意圖圖7是本發(fā)明的披覆合金包覆于鎂合金基材的示意圖圖8A、圖8B、圖8C及圖8D是經(jīng)本發(fā)明進行表面處理與未經(jīng)本發(fā)明進行表面處理的兩個鎂合金基材進行腐蝕過程的比較示意圖圖中標號說明ll準備步驟12融熔及均勻涂布步驟513熱擴散步驟14完成步驟20鎂合金基材21粗糙面22光滑面20A腐蝕部30披覆合金31反應(yīng)層30A硬質(zhì)層91刮板92加熱器Dl第一厚度D2第二厚度具體實施例方式參閱圖1及圖2，本發(fā)明為一種鎂合金表面的處理方法，其包括下列步驟—.準備步驟11:準備一鎂合金基材20(如圖4所示)及一披覆合金30，該披覆合金30是熔點低于該鎂合金基材20的低溫活性結(jié)構(gòu)；二.融熔及均勻涂布步驟12:將該披覆合金30置于該鎂合金基材20上(如圖5所示)，并對該鎂合金基材20及該披覆合金30進行加熱，當(dāng)該披覆合金30呈融熔態(tài)時，將其均勻涂布于該鎂合金基材20上；三.熱擴散步驟13:當(dāng)加熱達到預(yù)定溫度，該披覆合金30即于該鎂合金基材20上產(chǎn)生擴散(如圖3A、圖3B及圖3C所示)并與該鎂合金基材20反應(yīng)；四.完成步驟14:最后該披覆合金30于該鎂合金基材20上形成一耐蝕的硬質(zhì)層30A(如圖6所示)。實際上，于該準備步驟ll中，使用型號AZ31的鎂合金基材20，且可預(yù)先以砂紙將該鎂合金基材20的粗糙面21研磨成光滑面22(參閱圖2)。該披覆合金30可于真空或保護氣氛下以熔煉方式配制；該披覆合金30是采用錫鋅合金(Sn-Zn)、錫鋅鋁合金(Sn-Zn-Al)之一；且進一步又可添加至少一種稀土元素[稀土元素是包括鑭(La)、鈰(Ce)、鏷(Pr)、釹(Nd)、鉅(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、禮(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鎦(Lu)、紀(y)、鈧(Sc)等十七個元素，通常以符號"RE"為統(tǒng)稱]，如此分別成為錫鋅稀土合金(Sn-Zn-RE)、錫鋅鋁稀土合金(Sn-Zn-Al-RE)，至于各合金的比例部分則請參閱下表一(表一)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>于該融熔及均勻涂布步驟12中，是以加熱器92(例如電熱板或加熱爐)將該鎂合金基材20加熱到預(yù)定溫度(例如攝氏250度，主要以披覆合金30的合金熔化溫度以上約20至3(TC為最佳)，并可使用刮板91將披覆合金30均勻的涂布于該鎂合金基材20。該刮板91的材質(zhì)是選用不銹鋼、鋁、鋼、披覆合金不易于其表面潤濕的陶瓷、披覆合金不易于其表面潤濕的鐵氟龍其中之一。并具備導(dǎo)熱性差、不與披覆合金30產(chǎn)生反應(yīng)的特性為佳。于該熱擴散步驟13中，當(dāng)達到預(yù)定(低)的熱處理溫度(例如低于攝氏200度，主要以低于披覆合金30的熔化溫度約攝氏5至10度為佳)，該披覆合金30開始于該鎂合金基材20表面形成一反應(yīng)層31(如圖3A及圖3B所示，是顯示該鎂合金基材20與該披覆合金30開始相互擴散，并形成具有第一厚度Dl的反應(yīng)層31)，隨著時間的增加，該反應(yīng)層31隨擴散反應(yīng)而在該鎂合金基材20表面逐漸增加厚度(如圖3C所示，假設(shè)由該第一厚度Dl再增加至一第二厚度D2)。于該完成步驟14中，該披覆合金30是于熱處理溫度下加熱約110小時，而與該鎂合金基材20表面建立反應(yīng)鍵結(jié)，并形成耐蝕的硬質(zhì)層30A。當(dāng)然，以前述步驟，亦可將該披覆合金30包覆于該鎂合金基材20整個外表面(如圖7所示)，仍不脫離本發(fā)明保護的范疇。經(jīng)本發(fā)明處理后的鎂合金基材20其表面的硬質(zhì)層30A至少具備耐蝕性、抗磨、提升結(jié)合力、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、利于焊接、利于電鍍或利于無電電鍍等表面加工。以耐蝕性測試為例，在同樣為5%氯化鈉溶液中，將整個外表面包覆硬質(zhì)層30A的鎂合金基材20(如圖8A所示)與表面無硬質(zhì)層30A的鎂合金基材20(如圖8B所示)浸泡50小時，取出用顯微鏡觀察兩者腐蝕的結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)表面具有硬質(zhì)層30A的鎂合金基材20的顯微組織經(jīng)腐蝕后仍保留一定的完整性，只在硬質(zhì)層30A表面上形成輕微損傷(如圖8C所示的虛線區(qū)域及附件的照片A)，但是表面無硬質(zhì)層30A的鎂合金基材20，其顯微組織顯示表面腐蝕相當(dāng)嚴重，于該鎂合金基材20表面產(chǎn)生數(shù)量較多且面積相對較大的腐蝕部20A(如圖8D所示的實線區(qū)域及附件的照片B)，故可驗證出本發(fā)明所提供的鎂合金表面處理方法具有良好的耐蝕性。綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點及功效可歸納為[1]處理過程簡單且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。本發(fā)明只要將披覆合金置放于鎂合金基材上，在一般大氣壓力下，經(jīng)融熔與熱擴散(只是溫度高低與時間長短的不同)兩步驟，即使披覆合金變成鎂合金基材表面的硬質(zhì)層，處理過程相當(dāng)簡單而完成后的硬質(zhì)層相當(dāng)穩(wěn)定。[2]應(yīng)用范圍廣泛。本發(fā)明同時具備耐蝕性、抗磨、提升結(jié)合力、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、利于焊接、利于電鍍或利于無電電鍍等功效，故可廣泛應(yīng)用于例如筆記型電腦外殼、筆記型電腦零件、手機外殼、手機零件等高科技電子領(lǐng)域件；更適用須在腐蝕環(huán)境下使用的結(jié)構(gòu)，例如車輛零組件、工業(yè)機械、物料搬運設(shè)備與印刷機械等。[3]不會對環(huán)境造成影響。本發(fā)明不需使用化成處理、陽極處理、氣相沉積法、無電電鍍或電鍍，故，前述處理因使用具毒性處理液、產(chǎn)生廢液等易造成環(huán)境污染的問題，本發(fā)明都予以革除，故，不會對環(huán)境造成影響。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。綜上所述，本發(fā)明在結(jié)構(gòu)設(shè)計、使用實用性及成本效益上，完全符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需，且所揭示的結(jié)構(gòu)亦是具有前所未有的創(chuàng)新構(gòu)造，具有新穎性、創(chuàng)造性、實用性，符合有關(guān)發(fā)明專利要件的規(guī)定，故依法提起申請。附件照片A為鎂合金使用本發(fā)明所提供的表面處理方法后經(jīng)鹽水腐蝕后的顯微組織。照片B為未經(jīng)表面處理的鎂合金經(jīng)鹽水腐蝕后的顯微組織。權(quán)利要求一種鎂合金表面的處理方法，其特征在于，包括下列步驟一.準備步驟預(yù)先準備一鎂合金基材及一披覆合金，該披覆合金是熔點低于該鎂合金基材的低溫活性結(jié)構(gòu)；二.融熔及均勻涂布步驟將該披覆合金置于該鎂合金基材上，并對該鎂合金基材及該披覆合金進行加熱，當(dāng)該披覆合金呈融熔時，將其均勻涂布于該鎂合金基材上；三.熱擴散步驟當(dāng)加熱達預(yù)定溫度，該披覆合金即于該鎂合金基材上產(chǎn)生熱擴散作用；四.完成步驟最后該披覆合金于該鎂合金基材上形成一耐蝕的硬質(zhì)層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金表面的處理方法，其特征在于所述準備步驟中該鎂合金基材是預(yù)先以砂紙將其粗糙面研磨成光滑面；該披覆合金是以熔煉方式而于真空、保護氣氛其中的一種狀態(tài)下制成；該披覆合金是選自錫鋅合金、錫鋅鋁合金、錫鋅稀土合金、錫鋅鋁稀土合金其中之一。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎂合金表面的處理方法，其特征在于所述錫鋅合金包括重量百分比5%50%的鋅，其余為錫；所述錫鋅鋁合金包括重量百分比5%40%的鋅、重量百分比3%10%的鋁，其余為錫；所述錫鋅稀土合金包括重量百分比5%50%的鋅、重量百分比0.05%5%的稀土元素，其余為錫；所述錫鋅鋁稀土合金是重量百分比5%40%的鋅、重量百分比3%10%的鋁、重量百分比0.05%5%的稀土元素，其余為錫。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎂合金表面的處理方法，其特征在于所述稀土元素是采用鑭(La)、鈰(Ce)、鏷(Pr)、釹(Nd)、鉅(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、禮(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鎦(Lu)、釔(y)、鈧(Sc)的至少其中一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金表面的處理方法，其特征在于所述融熔及均勻涂布步驟中該鎂合金基材是設(shè)加熱器加熱到預(yù)定溫度，并使用刮板將披覆合金均勻涂布于該鎂合金基材；該刮板的材質(zhì)是選用不座鋼、鋁、鋼、不易于其表面潤濕的陶瓷、不易于其表面潤濕的鐵氟龍其中之一；并具備導(dǎo)熱性差、不與披覆合金產(chǎn)生反應(yīng)的特性；于該熱擴散步驟中該披覆合金是在低于攝氏200度的熱處理溫度下，進行擴散并與鎂合金反應(yīng)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鎂合金表面的處理方法，其特征在于該加熱器是選自電熱板、加熱爐其中之一；該披覆合金是加熱到以披覆合金的合金熔化溫度以上約20至30°C;該披覆合金是在低于披覆合金的熔化溫度大約攝氏5至10度下擴散并與鎂合金反應(yīng)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金表面的處理方法，其特征在于所述完成步驟中，該披覆合金是于熔化溫度下加熱大約110小時，而于該鎂合金基材表面形成耐蝕的硬質(zhì)層；該硬質(zhì)層是至少具備耐蝕性、抗磨、提升結(jié)合力、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、利于焊接、利于電鍍及利于無電電鍍的材質(zhì)c全文摘要一種鎂合金表面的處理方法，其包括一.準備步驟、二.融熔及均勻涂布步驟、三.熱擴散步驟、及四.完成步驟；借前述步驟將一披覆合金置于一鎂合金基材上，并對鎂合金基材進行加熱，使披覆合金均勻融熔于鎂合金基材上；當(dāng)加熱達預(yù)定溫度，披覆合金即于鎂合金基材上產(chǎn)生熱擴散作用；最后披覆合金于鎂合金基材上形成一耐蝕的硬質(zhì)層。本發(fā)明具備處理過程簡單且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的優(yōu)點，具有應(yīng)用范圍廣泛的市場優(yōu)勢，且不會對環(huán)境造成影響。文檔編號C23C10/28GK101748357SQ20081018271公開日2010年6月23日申請日期2008年12月4日優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日發(fā)明者張世穎,李咸學(xué),柯懿原,陳瑋珅申請人:國立云林科技大學(xué)