專利名稱：鎂合金成形品的制造方法、其涂覆結(jié)構(gòu)及涂覆方法、以及具有該涂覆結(jié)構(gòu)的外包裝部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎂合金成形品的制造方法、其涂覆結(jié)構(gòu)及涂覆方法、以及具有該涂覆結(jié)構(gòu)的外包裝部件。
背景技術(shù)：
近年來，從容易再生利用、重量輕和散熱性好等方面考慮，鎂合金正倍受矚目。實(shí)際使用了鎂合金的商品包括電視機(jī)、筆記本電腦、便攜式CD播放機(jī)等家電的外包裝部件以及汽車的車輪等。用于這些商品的鎂合金主要包括鑄造用AZ91系和板金加工用AD31系的鎂合金，但幾乎都是采用鑄造用的鎂合金，利用壓鑄法或觸融鑄模法成形。
為了防銹，一般在鎂合金成形品等金屬成形品的表面形成防銹膜，同時為了美觀，還形成涂膜。但在鎂合金成形品表面由于存在成形時產(chǎn)生的澆注條痕和包有氣體的汽泡，因此為了遮蓋澆注條痕和抑制包在汽泡內(nèi)的氣體膨脹發(fā)泡，在涂油灰的同時還要形成數(shù)層被膜。
例如，在涂覆電視機(jī)、筆記本電腦等中型或大型成形品時，如圖7所示，其涂膜包括在成形品表面進(jìn)行形成防銹膜的步驟(S1)和在防銹膜表面形成涂膜的步驟(S2)。形成防銹膜的步驟(S1)包括脫脂處理(S1-1)、活化處理(S1-2)和形成氧化膜(S1-3)。其后的涂膜形成步驟(S2)中，為了形成涂膜，在防銹膜表面涂布防銹底涂料(S2-1)，同時對其進(jìn)行硬化燒結(jié)處理(S2-2)。接著，涂布油灰(S2-3)，同時對其進(jìn)行硬化燒結(jié)處理(S2-4)，削去成形品周圍溢出的油灰(S2-5)后，再涂布防銹底涂料(S2-6)并對其進(jìn)行硬化燒結(jié)處理(S2-7)。最后再涂布涂料(S2-8)，對其進(jìn)行硬化燒結(jié)處理(S2-9)，形成涂膜。此外，根據(jù)需要可將涂布表層涂料的步驟重復(fù)2次以上。
但是，以往的涂布方法需要較多的涂覆步驟，而且，為了涂布油灰，必須中斷涂覆步驟，無法連續(xù)處理。因此，限制了處理效率，且存在成本較高的問題。
本發(fā)明提供了外觀較好的鎂合金成形品的涂覆結(jié)構(gòu)，能夠以較少的步驟獲得外觀較好的鎂合金成形品涂覆結(jié)構(gòu)的成形品制造方法、涂覆方法及具有該涂覆結(jié)構(gòu)的外包裝部件。
發(fā)明的內(nèi)容針對以往涂膜形成步驟中的油灰涂覆存在的最大問題，即涂覆步驟復(fù)雜、增加操作步驟、且不能夠連續(xù)地進(jìn)行處理，本發(fā)明省略了油灰涂覆步驟，僅通過涂布1次粉體涂料和1次硬化燒結(jié)處理形成涂膜，就獲得涂覆結(jié)構(gòu)。對采用上述涂覆步驟獲得的鎂合金成形品的外觀根據(jù)各種觀點(diǎn)進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，使涂膜厚度相對于鎂合金成形品的澆注條痕深度達(dá)到一定比例以上，且規(guī)定其表面粗糙度，就可充分遮蓋省略了油灰涂覆步驟而形成的單層涂膜上的澆注條痕，確保良好外觀。
本發(fā)明的鎂合金成形品的涂覆結(jié)構(gòu)的特征是，由具備深度為D的澆注條痕的鎂合金成形品和在成形品表面形成的厚度為T的涂膜構(gòu)成，涂膜的厚度在澆注條痕深度的80％以上。此外，成形品的厚度為0.3～5.0mm，涂膜中不含油灰修補(bǔ)區(qū)域。
本發(fā)明還包括具有最深為100μm、且開口寬度最長為0.5mm的澆注條痕的鎂合金成形品涂覆結(jié)構(gòu)。在鎂合金成形品表面形成了防銹膜，在防銹膜表面形成了平均表面粗糙度在10μm以上、且厚度在80μm以上的涂膜。
該構(gòu)成中由于在前述具有澆注條痕的鎂合金成形品的表面形成了平均表面粗糙度在10μm以上的涂膜，所以光照射到涂膜表面時會出現(xiàn)漫反射。此外，由于涂膜厚度在80μm以上，所以厚度足夠，與漫反射相結(jié)合能夠?qū)沧l痕遮蓋起來。因此，即使不象以往那樣涂布油灰，也能夠以單層涂膜遮蓋澆注條痕，確保良好的外觀。另外，防銹膜能夠防止成形品生銹。
如果涂膜的平均表面粗糙度不足10μm、且涂膜厚度不足80μm，則不能夠使具有最深為100μm、且開口寬度最長為0.5mm的澆注條痕的鎂合金成形品中的澆注條痕得到充分遮蓋。
本發(fā)明的涂覆結(jié)構(gòu)中的涂膜可由粉體涂料形成。該構(gòu)成中的粉體涂料粒子確保了涂膜的平均表面粗糙度。
本發(fā)明的涂覆結(jié)構(gòu)的涂膜中可含有鋁粉。由于該構(gòu)成中含有鋁粉，所以可促進(jìn)涂膜表面的漫反射。
本發(fā)明的涂覆結(jié)構(gòu)中的防銹膜可由構(gòu)成鎂合金成形品的鎂的氧化膜形成。該構(gòu)成中的鎂氧化膜的作用，不僅可防止成形品生銹，還可確保涂膜的粘合性。
本發(fā)明的鎂合金成形品的制造方法是使全部或部分含有4～12％Al的鎂-鋁合金熔融，將涂有脫模劑的模具加熱至200℃～300℃后成形，從所得成形品除去制成品以外的流動部分。成形品的厚度為0.3～5.0mm。
利用上述制造方法可制得澆注條痕能夠被涂膜遮蔽的成形品，還可確保遮蓋效果較好的成形品的厚度。
本發(fā)明的鎂合金成形品的涂覆方法包括在鎂合金成形品表面形成防銹膜的步驟；在防銹膜表面涂布硬化起始溫度在140℃以下的粉體涂料的步驟；對涂布的粉體涂料進(jìn)行硬化燒結(jié)的步驟。
前述構(gòu)成中，由于涂布了硬化起始溫度在140℃以下的硬化起始溫度較低的粉體涂料，所以在對涂布的粉體涂料進(jìn)行硬化燒結(jié)的步驟中，涂膜內(nèi)殘留有因粉體涂料未完全熔融而硬化成的粉體涂料粒子，這樣就能夠形成平均表面粗糙度較大的涂膜。此外，由于粉體涂料具有較低的硬化起始溫度，所以在低于封閉在汽泡中的氣體發(fā)生膨脹發(fā)泡的溫度下，粉體涂料硬化形成涂膜，因此可抑制汽泡中的氣體發(fā)泡，避免在涂膜上形成針孔那樣的微孔。而且，由于能夠形成平均表面粗糙度較大的涂膜，因此能夠遮蓋成形品表面存在的澆注條痕，不需要涂布油灰就可提高成形品的外觀質(zhì)量，所以能夠連續(xù)地制得具有良好外觀的涂覆結(jié)構(gòu)，這樣不僅能夠提高處理效率，還可以較低的成本獲得涂覆結(jié)構(gòu)。
粉體涂料的硬化起始溫度如果超過140℃，則硬化起始溫度過高，粉體涂料粒子的殘存量較少，這樣就很難形成平均表面粗糙度較大的涂膜。此外，由于在較高的溫度下使粉體涂料硬化形成涂膜，所以很難抑制汽泡內(nèi)氣體的發(fā)泡。
利用本發(fā)明的鎂合金成形品的涂覆方法能夠連續(xù)地制得具有良好外觀的涂覆結(jié)構(gòu)，不僅能夠提高處理效率，還可以較低的成本制得涂覆結(jié)構(gòu)。
此外，本發(fā)明的涂覆方法能夠很容易在成形品表面形成與成形品一體化的氧化膜構(gòu)成的防銹膜。
本發(fā)明的涂覆方法的防銹膜形成步驟包括脫脂處理步驟、活化處理步驟和氧化膜形成步驟。上述成膜步驟不僅能夠清潔成形品表面，還可使其活化，易于在成形品表面形成與成形品一體化的氧化膜構(gòu)成的防銹膜。
此外，本發(fā)明的涂覆方法中，前述構(gòu)成中的防銹膜是經(jīng)過磷酸鹽處理而形成的。利用磷酸鹽和構(gòu)成鎂合金成形品的鎂容易形成由鎂的氧化膜構(gòu)成的防銹膜。
本發(fā)明的涂覆方法中，前述構(gòu)成中的防銹膜表面涂布了含有3質(zhì)量％以上的鋁粉的粉體涂料。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，含有足夠量的鋁粉可促進(jìn)涂膜表面的漫反射。粉體涂料中的鋁粉含量如果不足3質(zhì)量％，則涂膜中包含的鋁粉量不足，這樣就不能夠充分促進(jìn)漫反射。
本發(fā)明的鎂合金成形品的外包裝部件具有前述涂覆結(jié)構(gòu)。該構(gòu)成可遮蓋澆注條痕，并具有良好外觀。
對附圖的簡單說明

圖1為本發(fā)明的鎂合金成形品的涂覆結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖2為鎂合金成形品剖面照片模擬圖。
圖3為澆注條痕的深度和開口寬度的說明圖。
圖4A為注射成形機(jī)的注射過程的模擬剖面圖。
圖4B為涂布脫模劑的操作要領(lǐng)流程說明圖。
圖5為本發(fā)明的制造步驟的流程說明圖。
圖6表示澆注條痕的深度、涂膜和遮蓋能力的關(guān)系。
圖7為以往的制造步驟的流程說明圖。
發(fā)明的實(shí)施方式以下，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施方式中的鎂合金成形品涂覆結(jié)構(gòu)由在鎂合金成形品1表面形成的防銹膜2和形成于防銹膜2表面的涂膜3構(gòu)成。
前述成形品1可通過壓鑄法或觸融鑄模法成形。該成形品1表面存在澆注條痕和汽泡。該澆注條痕最深為100μm，其開口寬度最長為0.5mm。此外，前述防銹膜2由構(gòu)成鎂合金成形品的鎂和磷酸鹽的反應(yīng)生成物即氧化膜形成。前述涂膜3由粉體涂料形成，涂膜厚度在80μm以上，其表面平均表面粗糙度在10μm以上。
成形品1表面存在前述澆注條痕，如圖2的剖面照片模擬圖所示，澆注條痕4在成形品1表面有一定深度，若在成形品1表面由粉體涂料形成了涂膜3，則粉體涂料的一部分填入了澆注條痕4。
此外，圖2中的符號5表示汽泡，符號6表示為進(jìn)行剖面攝影而固定試料所用的樹脂層。
圖3中從成形品1表面開始的深度D表示本發(fā)明的澆注條痕的深度，成形品1表面的澆注條痕開口處的最長部分的長度W表示澆注條痕的開口寬度。
本發(fā)明實(shí)施方式中的鎂合金成形品的制造方法包括熔融步驟和注射成形步驟。注射成形裝置可采用以往的裝置。注射成形裝置如圖4所示，包括將合金的原材料熔融混合并利用高壓擠出熔融物的擠壓機(jī)18(該例中為螺旋擠壓機(jī))，以及與擠壓機(jī)18的擠壓口端部80連通、在內(nèi)表面形成所希望形狀的間隙50使成形品能夠被取出的對開模15(15a和15b)。
注射成形具備以下具體要領(lǐng)。即，例如選擇9％(重量％，以下相同)的Al、約1％其他雜質(zhì)和剩余部分的Mg組成的合金(液相線溫度約為530℃)，需要說明的是，將上述組成的合金片裝入擠壓機(jī)18的料斗86中，用螺桿83移送到擠壓機(jī)18的筒體81內(nèi)，通過筒體81的加熱器84使筒體81內(nèi)的溫度升至略高于液相線溫度的溫度(上例的9％Al合金，約550℃)，將合金保持在熔融狀態(tài)。
注射成形用模具15通常為鋼制品，使用間隙50的內(nèi)表面51上成形為所希望的成形品形狀的對開模15a和15b。
通過注射進(jìn)行鑄造過程中的冷卻速度可根據(jù)模具間隙50的寬度和注射前的模具溫度進(jìn)行調(diào)整，通過加熱可適當(dāng)減慢冷卻速度。最好在200～300℃的溫度范圍內(nèi)對模具15進(jìn)行預(yù)熱，這樣能夠提高熔液的流動性。
以注射成形的操作為例進(jìn)行說明，將拚合模裝在模具15上，螺旋擠壓機(jī)18的擠壓口和模具15的注入口相連進(jìn)行擠壓，在筒體81內(nèi)使螺桿83后退，同時使其旋轉(zhuǎn)，將上述經(jīng)過保溫的金屬熔融物10移送至筒體81的前部，形成澆口盆82。然后，通過擠壓裝置85使螺桿83擠壓前進(jìn)，金屬熔融物10在模具15的鑄造間隙50內(nèi)高速注射。通過注射進(jìn)入鑄造間隙50內(nèi)的金屬熔融物10依次接觸間隙內(nèi)表面51，同時被冷卻，從流動狀態(tài)轉(zhuǎn)為凝固狀態(tài)。在直至完全凝固前，通過擠壓裝置85擠壓螺桿83，對金屬熔融物10加壓，補(bǔ)充凝固收縮部分，同時向間隙內(nèi)表面51擠壓金屬熔融物10，確保冷卻速度。在完全凝固后，打開模具15，取出成形品1使其自然冷卻。
也可預(yù)先在模具15的間隙內(nèi)表面51上涂布脫模劑17。所用脫模劑17為脂肪酸酯和蠟的混合材料等。
如圖4B所示，涂布脫模劑17時，一般用噴嘴16將液態(tài)的脫模劑17噴涂在打開的模具15的間隙內(nèi)表面51上，干燥后形成100μm左右的脫模劑皮膜17。使用脫模劑17可防止成形品1附著在鑄型15上，容易脫模。在使用脫模劑17的情況下，為了形成后述的涂膜，最好用脫脂液洗滌或進(jìn)行化學(xué)表面處理、噴砂處理或表面研削，除去注射成形品1上的脫模劑17。
從模具15取出的成形品1上附著了澆道、澆口、金屬熔體殘留物等流動部分，通過擠壓或切削等將它們從制成品上除去后，再進(jìn)行后面的涂覆步驟。
本發(fā)明的涂覆方法如圖5所示，包括在鎂合金成形品1表面形成防銹膜2的步驟(S1)和在防銹膜2表面形成涂膜3的步驟(S2)。
前述形成防銹膜2的步驟(S1)包括用堿性溶液等處理鎂合金成形品1表面進(jìn)行脫脂處理的步驟(S1-1)；用酸腐蝕前述經(jīng)過脫脂處理的成形品1表面進(jìn)行活化處理的步驟(S1-2)；用磷酸鹽在前述經(jīng)過活化處理的成形品1表面進(jìn)行處理，使磷酸和構(gòu)成前述成形品1的鎂反應(yīng)，形成磷酸鎂皮膜等氧化膜的步驟(S1-3)。
形成涂膜3的步驟(S2)包括在形成了前述氧化膜3的成形品1的表面涂布粉體涂料的步驟(S2-1)及對涂布的粉體涂料進(jìn)行硬化燒結(jié)的步驟(S2-2)。在涂布前述粉體涂料的步驟(S2-1)中，成形品1表面涂布了硬化起始溫度在140℃以下的粉體涂料。在對粉體涂料進(jìn)行硬化燒結(jié)的步驟(S2-2)中，在升溫至規(guī)定的硬化燒結(jié)溫度的過程中，粉體涂料硬化，殘留粉體涂料粒子，以此形成平均表面粗糙度在10μm以上的涂膜3。
實(shí)施例以下，通過實(shí)施例對本發(fā)明的制造方法進(jìn)行具體說明。
使用AZ91D作為鎂合金，利用日本制鋼所生產(chǎn)的觸融鑄模成形機(jī)使其成形，構(gòu)成一次成形品，經(jīng)過澆口切割和切毛邊處理等二次加工，獲得電視機(jī)外殼用成形品1。該成形品1的澆注條痕的開口寬度最長為0.5mm，且澆注條痕的最深為100μm。
對成形品1表面進(jìn)行基底處理，即用堿性溶液脫脂，再用酸腐蝕進(jìn)行活化處理。然后，用磷酸鹽對經(jīng)過活化處理的成形品表面進(jìn)行處理，形成作為防銹膜2的磷酸鎂皮膜。
接著，通過電暈放電發(fā)生器在前述成形品1表面涂布作為粉體涂料的含有3～7質(zhì)量％鋁粉、且硬化起始溫度約為135℃的環(huán)氧樹脂粉末。將該成形品1放入燒結(jié)爐中，將燒結(jié)爐的氛圍氣溫度升至180～200℃，在該氛圍氣中進(jìn)行約25分鐘的硬化燒結(jié)，在前述防銹膜2表面由前述粉體涂料燒結(jié)形成涂膜3，獲得形成了涂膜3的成形品1。以上形成的涂膜3的厚度為100～120μm，平均表面粗糙度為17μm。
所得涂膜3的厚度和澆注條痕的深度及遮蓋能力的關(guān)系如圖6所示。從圖6可知，對于各種鎂合金外包裝部件，例如如果涂膜3的厚度在80μm以上，則澆注條痕最深為100μm的成形品具有良好的外觀(外觀良好區(qū)域)。如果澆注條痕的深度最大超過約105μm，則外觀不佳(外觀不佳區(qū)域)。
因此可知，對于具有最深為100μm、且開口寬度最長為0.5mm的澆注條痕的成形品，能夠遮蓋澆注條痕，具有良好外觀。要獲得良好的遮蓋性，澆注條痕的深度D和涂膜3的厚度T應(yīng)滿足T≥0.8D。對于厚度為0.3～5.0mm的各種成形品都得到上述關(guān)系。
此外，用鹽水噴霧前述具有涂膜3的成形品1，循環(huán)進(jìn)行3次，涂膜3未出現(xiàn)剝離，也沒有生銹。
前述實(shí)施例中，采用電暈放電噴射器作為粉體涂料的涂布機(jī)，也可采用摩擦噴射器作為涂布機(jī)。由于電暈放電噴射器和摩擦噴射器的粉體涂料帶電極性不同，所以必須根據(jù)所用涂布機(jī)選擇粉體涂料。此外，還可采用流動浸漬裝置作為粉體涂料的涂布機(jī)。
權(quán)利要求
1.鎂合金成形品的涂覆結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少由具有深度為D的澆注條痕的鎂合金成形品和形成于前述鎂合金成形品表面的厚度為T的涂膜構(gòu)成，澆注條痕的深度和涂膜的厚度的關(guān)系滿足T≥0.8D。
2.如權(quán)利要求1所述的鎂合金成形品的涂覆結(jié)構(gòu)，其中，前述成形品的厚度為0.3mm～5.0mm。
3.如權(quán)利要求1所述的鎂合金成形品的涂覆結(jié)構(gòu)，所述涂覆結(jié)構(gòu)由前述鎂合金成形品、形成于前述鎂合金成形品表面的防銹膜及形成于前述防銹膜上的涂膜構(gòu)成，涂膜中不含油灰修補(bǔ)區(qū)域。
4.鎂合金成形品的涂覆結(jié)構(gòu)，其特征在于，具有最深為100μm、且開口寬度最長為0.5mm的澆注條痕，在鎂合金成形品表面形成了防銹膜，在防銹膜表面形成了平均表面粗糙度在10μm以上、且厚度在80μm以上的涂膜。
5.如權(quán)利要求1所述的鎂合金成形品的涂覆結(jié)構(gòu)，其中，前述涂膜由粉體涂料構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的鎂合金成形品的涂覆結(jié)構(gòu)，其中，前述涂膜中含有鋁粉。
7.如權(quán)利要求1所述的鎂合金成形品的涂覆結(jié)構(gòu)，其中，前述防銹膜由構(gòu)成鎂合金成形品的鎂的氧化膜形成。
8.鎂合金成形品的制造方法，其特征在于，包括以下4個步驟，使全部或部分含有4～12％Al的鎂-鋁合金熔融的步驟；在模具表面涂布脫模劑的步驟；將前述鎂合金熔液注射到加熱至200℃～300℃間的規(guī)定溫度的模具空隙中，形成成形體的步驟；從模具中取出前述成形體，從成形品除去澆道、澆口、金屬熔體殘留物等流動部分的步驟。
9.如權(quán)利要求8所述的鎂合金成形品的制造方法，其特征還在于，前述成形品的厚度為0.3～5.0mm。
10.鎂合金成形品的涂覆方法，其特征在于，包括以下3個步驟，在具有最深為100μm、且開口寬度最長為0.5mm的澆注條痕的鎂合金成形品表面形成防銹膜的步驟；在防銹膜表面涂布硬化起始溫度在140℃以下的粉體涂料的步驟；對涂布的粉體涂料進(jìn)行硬化燒結(jié)的步驟。
11.如權(quán)利要求10所述的鎂合金成形品的涂覆方法，其特征還在于，前述形成防銹膜的步驟包括脫脂處理步驟、活化處理步驟及氧化膜形成步驟。
12.如權(quán)利要求10所述的鎂合金成形品的涂覆方法，其特征還在于，經(jīng)磷酸鹽處理而形成前述防銹膜。
13.如權(quán)利要求10所述的鎂合金成形品的涂覆方法，其特征還在于，在前述防銹膜表面涂布含有3質(zhì)量％以上的鋁粉的粉體涂料。
14.鎂合金成形品的外包裝部件，其特征在于，具備前述權(quán)利要求1所述的涂覆結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了具有良好外觀的鎂合金成形品的涂覆結(jié)構(gòu)及能以較少步驟制得具有良好外觀的鎂合金成形品涂覆結(jié)構(gòu)的涂覆方法,以及使用了該涂覆結(jié)構(gòu)的外包裝部件。本發(fā)明的涂覆結(jié)構(gòu)具有最深為100μm、且開口寬度最長為0.5mm的澆注條痕,在鎂合金成形品表面形成防銹膜,在防銹膜表面形成平均表面粗糙度在10μm以上、且厚度在80μm以上的涂膜。
文檔編號B05D7/24GK1359759SQ01143509
公開日2002年7月24日 申請日期2001年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月7日
發(fā)明者松永浩二, 西川幸男, 四方直広, 上川路光春, 松村圭三, 寶晃 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社