镁合金产品及其制备方法

技术领域

本申请涉及电子设备制造技术领域，具体涉及一种镁合金产品及其制备方法。

背景技术

镁合金是迄今为止，工业上实际应用的最轻的结构性材料，同时具有良好的抗震减噪性能、热传导性能和电磁屏蔽性，因此非常适合作为电子设备的外壳，特别是常规轻量的笔记本电脑外壳。然而，压铸镁合金由于脱模后的缩陷，通常需要进行补土，补土工艺复杂，且补土部位的表面硬度等性能也难以得到保证，这就导致镁合金产品涂装制程长，且良率低。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种镁合金产品及其制备方法，以解决现有技术中加工步骤多且良率低的技术问题。

本申请实施例提供一种镁合金产品制备方法，包括：

提供一镁合金坯料；

压铸所述镁合金坯料以获得镁合金压铸件；

加工所述镁合金压铸件以获得镁合金工件，所述镁合金工件的厚度小于镁合金压铸件的厚度；

对所述镁合金工件进行化成处理，以在所述镁合金工件的表面生成氧化层；

微弧氧化具有氧化层的所述镁合金工件，以在所述氧化层表面生成陶瓷膜层；

在具有陶瓷膜层的镁合金工件表面涂覆紫外线光固化油漆(UV漆)，以在陶瓷膜层的表面生成油漆膜层。

上述镁合金产品制备方法中，通过加工镁合金压铸件获得具有平整外观面的镁合金工件，并通过微弧氧化形成与基体镁合金结合牢固的陶瓷膜层，陶瓷膜层绝缘性好、硬度高的特点，能够提高镁合金的耐蚀性、耐磨性及耐热冲击性。同时陶瓷膜层多孔及孔隙率大的特性为涂覆紫外线光固化油漆(UV漆)提供了较好的基底，使UV漆能够牢牢地附着在陶瓷膜层上，而UV漆也对陶瓷膜层的多孔结构形成封孔面，UV漆具有高硬度、耐腐蚀的特性，能够对镁合金产品的表面形成保护。因此，本申请将微弧氧化工艺与静态防护性能优异的UV漆涂装技术相结合，在镁合金表面制备具有高性能、多用途的陶瓷有机复合涂层，其性能明显优于单一微弧氧化或传统涂装工艺。如此，不仅能够获得满足性能要求的镁合金制品，且由于省去补土工艺，在大幅度缩短加工制程的同时大大提高了产品良率。

在一些实施例中，所述加工所述镁合金压铸件以获得镁合金工件包括：

切削所述镁合金压铸件的表面，以降低所述镁合金压铸件的外观面；

打磨降面后的所述镁合金压铸件，以获得所述镁合金工件。

在一些实施例中，所述镁合金压铸件的外观面的降低范围为0.15mm-0.2mm。

在一些实施例中，所述微弧氧化具有氧化层的所述镁合金工件包括：

浸没镁合金工件至电解液中；

在所述电解液中通电，以在所述镁合金工件的表面生成所述陶瓷膜层。

在一些实施例中，所述电解液包括硅酸盐、磷酸盐、铝酸盐中的至少一个。

在一些实施例中，所述在具有陶瓷膜层的镁合金工件表面涂覆紫外线光固化油漆包括：

使用光强200cd-220cd、固化能量2100mj/cm

在一些实施例中，所述在具有陶瓷膜层的镁合金工件表面涂覆紫外线光固化油漆包括：

使用光强140cd-160cd、固化能量1400mj/cm

在一些实施例中，所述在具有陶瓷膜层的镁合金工件表面涂覆紫外线光固化油漆包括：

使用光强为140cd-160cd、固化能量为1300mj/cm

本申请实施例还提供一种镁合金产品，通过如上所述的镁合金产品制备方法制备获得。

本申请实施例还提供一种镁合金产品，包括：

镁合金工件；

氧化层，盖设于所述镁合金工件的表面；

陶瓷膜层，盖设于所述氧化层背离所述镁合金工件的一侧；以及

油漆膜层，盖设于所述陶瓷膜层背离所述氧化层的一侧。

附图说明

图1为根据本申请一实施例的镁合金产品制备方法。

图2为根据本申请一实施例的镁合金产品的结构示意图。

主要元件符号说明

镁合金产品 100

镁合金工件 10

氧化层 20

陶瓷膜层 30

油漆膜层 40

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以下结合附图，对上述本案的各实施例进行详细说明。

传统镁合金产品制备过程包括以下步骤：压铸-机加-研磨-化成-底漆-补土-中漆-面漆。在传统压铸镁合金电子产品外观件制程中，镁合金坯料需要在高温(>600℃)模具内压铸成型，以获得具备产品主要结构的压铸件，在压铸件脱模冷却后，压铸件的外观面因成型喷射卷气及物质热脤冷缩效应，会产生针孔、缩陷等缺陷，需涂装补土改善。由于涂装补土所使用的补土剂是与镁合金、涂料均不相同的异种材质，因此补土工艺需要与涂装工艺分开进行，增加了加工步骤、工艺的复杂度以及信赖性风险。此外，镁合金压铸件天然具有外层强度、硬度较内部更高的结构，因此本领域技术人员通常倾向于保留其外层结构，这就意味着对压铸件的后续加工的切削量较小，也就意味着压铸件的针孔、缩陷等缺陷极有可能导致压铸件局部尺寸不足，需要进行补土来满足尺寸要求。

如图1所示，本申请实施例提供一种镁合金产品制备方法，用于制备镁合金产品。本实施例中，镁合金产品为笔记本电脑的外壳，具体地，外壳大致呈平板状，平板的一侧为外观面，具有平整外观，另一侧为内侧面，内侧面上形成有各类凸起结构，例如用于安装螺栓的BOSS柱等。

本申请实施例提供的镁合金产品制备方法包括：

S10：提供一镁合金坯料。

本实施例中，使用常规市售的镁合金锭作为坯料。

S20：压铸镁合金坯料以获得镁合金压铸件。

压铸的具体过程为，首先在坩埚中熔炼镁合金锭，然后使用压铸机对熔炼后的镁进行压铸成型以获得镁合金压铸件，镁合金压铸件上形成有镁合金产品的主要结构，例如内侧面上的各类凸起结构。

因此，本实施例中在S20步骤所获得的镁合金压铸件的外侧面大致平整，内侧面上形成有各类结构，即镁合金压铸件两侧的结构不对称，在热胀冷缩的作用下，特别是在凸起结构对应的外观面处，其缩陷程度会大于无凸起结构的内侧面所对应的外观面，因此外观面上会出现缩陷，需要在后续的加工中消除这些缩陷部位，以在外观面上呈现平整的表面。

S30：加工镁合金压铸件以获得镁合金工件，镁合金工件的尺寸小于镁合金压铸件的尺寸。

目前常规的作业方式一般是通过补土工艺将缩陷部位填平，以获得平整的外观面。而本实施例中，通过切削加工，去除余量使外观面平整。步骤S20获得的镁合金压铸件具有较镁合金工件更大的厚度，即镁合金压铸件在由于热胀冷缩缩陷后，镁合金压铸件在缩陷部位仍然具有较镁合金工件更大的厚度，即仍有加工余量。如此，本实施例中，镁合金压铸件无需进行补土，只需切削加工去除余量，即可获得尺寸符合要求的镁合金工件。

在一些实施例中，在压铸加工时，根据所要获得的镁合金工件尺寸调整模具尺寸，以获得较现有技术常规设置厚度尺寸更大的镁合金压铸件，从而确保在脱模后，即使产生了针孔、缩陷等缺陷，缺陷处的尺寸仍然大于镁合金工件所要求的尺寸，从而只需通过加工去除余量即可获得镁合金工件，省去了补土步骤，可以直接对加工后镁合金工件进行表面处理。

S40：对镁合金工件进行化成处理，以在镁合金工件的表面生成氧化层。化成处理是用化学或电化学处理金属表面得到金属化合物的覆层，在此不再赘述。

S50：微弧氧化具有氧化层的镁合金工件，以在氧化层表面生成陶瓷膜层。微弧氧化(Micro-arc Oxidation，MAO)也被称为等离子体电解氧化(Plasma ElectrolyticOxidation，PEO)，在此不再赘述。

S60：在具有陶瓷膜层的镁合金工件表面涂覆紫外线光固化油漆，以在陶瓷膜层的表面生成油漆膜层。

在本实施例中，通过在压铸加工时获得厚度尺寸大于镁合金工件尺寸的镁合金压铸件，从而实现镁合金工件无需补土就能够满足尺寸要求这一技术效果，能够在进行步骤S30加工后直接进行化成等表面处理。

由于省去了补土步骤，因此在化成步骤之后也无需进行补土所需的多次涂漆的工序。在获得镁合金工件后，可以直接对化成处理后具有氧化层的镁合金工件进行微弧氧化处理，以生成陶瓷膜层。微弧氧化所形成的陶瓷膜层与基体镁合金结合牢固，且具有绝缘性好、硬度高的特点，能够大大改善镁合金的耐蚀性、耐磨性和耐热冲击性。此外，微弧氧化能够产生彩色的陶瓷膜层，例如黑、白、蓝、绿、粉等颜色，这为镁合金工件提供了丰富的颜色选择，这也进一步省去了通过喷漆为镁合金工件上色的步骤。

紫外线光固化油漆(UV漆)具有高硬度、耐腐蚀的特性，能够对镁合金产品的表面形成保护，然而，UV漆在光滑金属表面的附着力较差，因此难以直接用于金属表面。

在微弧氧化处理后可以在具有陶瓷膜层的镁合金工件表面涂覆紫外线光固化油漆(UV漆)。微弧氧化所生成的陶瓷膜层表面疏松多孔，其多孔及孔隙率大的特性为UV漆涂覆提供了较好的基底，很好的满足了后续涂装工艺对基材表面的要求(均匀、多孔)，使得UV漆能够牢牢地附着在陶瓷膜层上，与微弧氧化所产生的陶瓷膜层产生固联，从而能够使得UV固化工艺能够应用到镁合金基体上。此外，UV漆还能够对陶瓷膜层的多孔结构形成封孔面，能够进一步提升镁合金的耐蚀性。因此，本实施例将不需前处理的微弧氧化与静态防护性能优异的UV漆涂装技术相结合，在镁合金表面制备具有高性能、多用途的陶瓷有机复合涂层，所得复合涂层的性能明显优于单一微弧氧化或传统涂装工艺。

上述镁合金产品制备方法中，使用微弧氧化和UV固化工艺对镁合金工件进行加工，相较于现有加工方式，减少了补土的作业步骤，提高了良率。且微弧氧化结合UV固化工艺能够进一步缩短镁合金表面处理制程，降低生产成本。

此外，在S50步骤中，微弧氧化可以调配颜色，从而提升膜层的装饰性，而在一些实施例中，UV漆为半透明材质，使得镁合金产品能够展现出微弧氧化所生成的陶瓷膜层的颜色，从而能够免除后续对镁合金产品进行进一步涂覆装饰性油漆的必要，进一步缩短加工制程。进一步地，UV漆膜层的洛氏硬度能够达到3H，能够对镁合金产品的外观面形成防护。

综上所述，UV漆膜层能够展现出微弧氧化所生成的陶瓷膜层的颜色，并对陶瓷膜层的多孔结构形成封孔面，提升镁合金的耐蚀性，还具有较高的硬度，能够对镁合金产品的外观面形成防护。因此，UV漆膜层能够作为镁合金产品最外层结构，使得镁合金产品无需进行多道涂覆油漆、烤制的过程，缩短了制程，从而提高了良率。

在一些实施例中，通过正交试验，优化出制备彩色微弧氧化膜的较佳工艺条件：

深绿色陶瓷膜的较佳工艺为偏铝酸钠13g/L、偏钒酸钠2g/L、甘油3ml/L、电压410V、时间30min；

黑色陶瓷膜的较佳工艺为偏铝酸钠10g/L、酒石酸钾钠1g/L、硫酸铜1g/L、pH为11、时间20min；

墨绿色陶瓷膜的较佳工艺为硅酸钠10g/L、氟化钾10g/L、氢氧化钾5g/L、硫酸铜1.5g/L、氨水20ml/L、时间7min-10min，终止电压245V-270V。

SEM(Scanning Electron Microscope，即扫描电镜)检测表明深色微弧氧化膜均匀致密，放电孔径减小。XRD(X-Ray diffraction,即X射线衍射)测试结果得出深绿色陶瓷膜成分主要由VO

研究了化学转化和微弧氧化过程对氧化膜颜色的影响，正交试验优化出化学转化-微弧氧化法制备彩色膜层的较佳工艺：灰黑色氧化膜的化学转化处理较佳工艺为钼酸钠230g/L、pH为3、温度60℃、时间8min；暗红色氧化膜的化学转化处理工艺为高锰酸钾50g/L、磷酸二氢铵100g/L、温度50℃、时间11min。微弧氧化工艺均为硅酸钠10g/L，氢氧化钠5g/L，微弧氧化处理时间为10min-20min。SEM检测表明深色微弧氧化膜均匀致密，几乎看不到明显的放电孔径。XRD测试结果得出灰黑色陶瓷膜成分主要由SiO

在一些实施例中，在微弧氧化过程中还引入了超声波，超声波的引入大大降低了微弧氧化电压，缩短了微弧氧化膜的成膜时间，提高了成膜速率，提高了微弧氧化膜的致密性和耐蚀性。

在一些实施例中，步骤S30还包括：

S31：对镁合金压铸件进行机加工降面，使得镁合金压铸件的外观面降低0.15mm-0.2mm。示例性地，外观面降低值可以为0.15mm、0.18mm、0.2mm。本实施例中，外观面降低值为0.2mm。

如此，通过机加工去除镁合金压铸件外观面上的加工余量，使外观面平整，消除热胀冷缩在外观面上产生的缩陷。

在笔记本外壳的实际生产中，镁合金压铸件的外观面在对应内侧面上各类凸起结构所产生的缩陷的下陷厚度通常在0.15mm范围内，因此，对镁合金压铸件进行机加工以获得平整表面时，外观面降面至少需要达到0.15mm，才能够获得平整的外观面。

虽然理论上外观面降面可以大于0.2mm时，仍然可以获得平整表面，但是这会带来更大的工作量，因此本申请的技术方案中将外观面降面设置为0.15mm-0.2mm，既可以保证外观面平整，又避免了切削加工的工作量过大。

在一些实施例中，步骤S30还包括：

S32：对降面后的镁合金压铸件进行研磨处理，以获得镁合金工件。

如此，对降面后的镁合金压铸件进行研磨处理，一方面有利于后续加工，另一方面也可以对机加工后的镁合金压铸件进行检查，避免瑕疵。

在一些实施例中，步骤S50还包括：

S51：浸没镁合金工件至电解液中，通电在镁合金工件的表面经过火花放电生成陶瓷膜层。

在一些实施例中，步骤S51所使用的电解液为硅酸盐、磷酸盐、铝酸盐中的一个或多个的混合物。

在一些实施例中，步骤S60还包括：使用光强200cd-220cd、固化能量2100mj/cm

在一些实施例中，步骤S60还包括：使用光强140cd-160cd、固化能量14000mj/cm

在一些实施例中，步骤S60还包括：使用光强140cd-160cd、固化能量13000mj/cm

如此，在实际生产中，根据需要调整光固化的参数，即可获得不同厚度的UV漆膜层。UV漆膜层对陶瓷膜层的多孔结构形成封孔面，能够进一步提升镁合金的耐蚀性。在一些实施例中，UV漆为半透明材质，能够显示出陶瓷膜层的颜色，使得镁合金产品能够展现出微弧氧化所生成的陶瓷膜层的颜色，这也免除了后续对镁合金产品进行进一步涂覆面漆的必要。此外，UV漆膜层的洛氏硬度能够达到3H，能够对镁合金产品的外观面形成防护。

下面，对所获得的镁合金产品进行水煮测试、盐雾测试、耐化妆品测试以及交变湿热测试，以检测其外观、强度、耐腐蚀等，测试内容以及测试结果如表1所示。

表1：测试方法及结果：

经过测试，可以得出，通过本实施例提供的镁合金产品制备方法所获得的镁合金产品符合各项测试规定。

使用本申请实施例所提供的镁合金产品制备方法，能够将镁合金产品的良率从目前的70％-80％提高至95％。

在一些实施例中，本申请还提供一种镁合金产品，通过如上所述的镁合金产品制备方法进行制备。

使用如上所述的镁合金产品制备方法制备得到的镁合金产品，不仅加工制程短，而且产品良率高。

如图2所示，在一些实施例中，本申请还提供一种镁合金产品100，包括镁合金工件10、氧化层20、陶瓷膜层30、以及油漆膜层40，氧化层20盖设于镁合金工件10的表面，陶瓷膜层30盖设于氧化层20背离镁合金工件10的一侧，油漆膜层40盖设于陶瓷膜层30背离氧化层20的一侧。

镁合金工件10通过化成处理在表面生成氧化层20，然后通过微弧氧化处理，在氧化层20之上进一步生成具有陶瓷性能的陶瓷膜层30，陶瓷膜层30表面疏松多孔，使得UV漆所形成的油漆膜层40能够与陶瓷膜层30产生固联，从而允许UV固化工艺能够应用到镁合金基体上，此外，油漆膜层40能够对陶瓷膜层30进行一次封孔处理，进一步提升镁合金产品100的耐蚀性。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围。