一种清模剂及该清模剂对镁合金用挤压模具的清洗方法

摘要

本发明公开了一种清模剂及该清模剂对镁合金用挤压模具中残存镁合金的清除方法。该清模剂以盐酸为介质，以硫脲和十二烷基苯磺酸钠为缓蚀剂，余量为水；按清模剂的总重量计，HCl浓度为5.0～10.0wt％，硫脲浓度为0.02～0.03wt％，十二烷基苯磺酸钠浓度为0.01～0.02wt％。该清模剂对镁合金用挤压模具的清洗方法是对模具进行浸泡，清模剂的温度为30～40℃，模具中镁合金在挤压方向上长度的平均减小速率为10.2mm/h～40.0mm/h。本发明具有方便、快捷、对模具基本无损害等优点，在对镁合金用挤压模具的清模方面，具有明确和较广泛的应用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业清洗化学品，具体地说，是一种主要用于对镁合金用挤压模具中残存镁合金的进行清除的清模剂。本发明还涉及使用该清模剂对镁合金用挤压模具的清洗方法。

背景技术

镁合金是目前实际应用中最轻的金属结构材料，它具有质轻、比强度高、防震性良好等特点。近年来，变形镁合金产品(包括型材和板材)在汽车工业、通讯电子业和航空航天业等领域正受到日益广泛的关注，并显示出了广阔的应用前景，镁合金型材的生产加工技术已成为研究热点。

在镁合金型材的生产加工中，挤压模具的清理是一个必要的生产环节，但目前尚未有通用的技术规范，也未见相关的文献报道。

在实际生产中，用于镁合金型材加工的挤压设备是与铝合金的共用，因而挤压镁合金后，往往用挤压铝合金的方法来清除模具中的镁合金，一些细微的地方需挤压较长的铝合金才能完全除去，这种方式消耗较多的铝材，使生产工序复杂、成本增加。因此，有必要研究一种能便捷、彻底的清除模具中的镁合金，且不会对模具产生明显影响的清模技术。

镁的化学性质活泼，标准电极电位低，镁合金的表面氧化膜疏松多孔，对基体保护能力差，导致镁合金在酸性和中性盐溶液都不耐蚀。因而，对镁合金用挤压模具的清洗，可用酸性介质进行。

发明内容

本发明的目的在于，提出了一种清模剂。该清模剂主要用于对镁合金用挤压模具中残存的镁合金进行清除。

本发明的另一目的在于，提出了一种对镁合金用挤压模具中残存的镁合金进行清除的方法。

为了实现上述的发明目的，本发明的技术方案是：

以盐酸为介质，以硫脲和十二烷基苯磺酸钠为缓蚀剂，余量为水；按清模剂的总重量计，HCl浓度为5.0～10.0wt％，硫脲浓度为0.02～0.03wt％，十二烷基苯磺酸钠浓度为0.01～0.02wt％。

该清模剂对镁合金用挤压模具的清洗方法，对模具进行浸泡时，清模剂的温度为30～40℃。最优选为30℃。

在清洗的过程中，清洗速度为：模具中镁合金在挤压方向上长度的平均减小速率为10.2mm/h～40.0mm/h。

本发明使用盐酸为介质，是因为镁合金在HCl溶液中的失重速率最大。镁合金在HCl溶液中的失重速率最大的主要原因是：由于镁合金的表面膜疏松多孔，而HCl溶液中的氯离子(Cl^-)半径小、穿透能力强，具有很强的可被金属(包括镁)吸附的能力，故Cl^-很容易穿透镁合金表面膜内的孔隙，到达并被优先吸附于镁合金表面，形成可溶性化合物，这样一方面进一步降低了表面膜与基体的结合力，另一方面在基体上生成小蚀坑，从而导致镁合金腐蚀的加速。

在本发明中，清模剂温度为30～40℃，在HCl浓度为5.0wt％～10.0wt％的溶液(缓蚀剂硫脲浓度为0.02～0.03wt％，十二烷基苯磺酸钠浓度为0.01～0.02wt％)中，将模具中的镁合金棒料(长度均为50mm)完全清洗掉的时间约为1.25～4.88h，其在在挤压方向上长度的平均减小速率分别约为10.2mm/h～40.0mm/h，这对实际应用而言，是比较快捷的。

由于模具内腔的镁合金可起到阳极保护作用，另一方面，溶液中浓度为0.02～0.03wt％的缓蚀剂也可很好地发挥对模具的缓蚀作用，这使得实验中所用的模具在其内腔存在镁合金的条件下，分别经过共约200h的酸液浸泡后，其几何尺寸均未检测出明显变化，这表明本发明获得的清模剂对模具基本无损害。

综上所述，可以认为本发明是方便的、快捷的、对模具基本无损害的，在对镁合金用挤压模具的清洗方面，具有明确和较广泛的应用前景。

具体实施方式

以下给出具体的实施例来进一步说明。这些实施例的用意只是说明性的，而不应理解为对本发明的限制。

本发明选用常用的变形镁合金AZ31、AZ61、AZ80、AM60作为应用对象，模具材料为镁合金用挤压模具常用的4Cr5MoSiV1钢(H13钢)。所涉及的化学试剂，如无特殊说明，均为分析纯。

实施例1

按HCl浓度为5.0wt％、硫脲浓度为0.02wt％、十二烷基苯磺酸钠浓度为0.02wt％配制1000g清模剂，保存备用。

利用H13钢加工出内径为10.00mm、长50mm的通孔模具，并进行除油、酸洗和钝化处理；在孔内放入外径为9.95mm、长为51mm的AZ61镁合金棒料，并在液压机的压力作用下使镁合金棒料变形，以模拟实际生产中挤压模具与镁合金的结合情况，并用机械打磨方法将镁合金棒料端面加工至与模具端面齐平，保证模具中镁合金棒料长度约为50mm。

将上述装有镁合金棒料的模具完全浸入酸性介质中，测量酸洗前后镁合金棒料及模具的质量变化，以检测分析失重速率等情况。

在对装有AZ61镁合金棒料的模具进行清洗时，清模剂温度为30℃，清洗完成(模具中镁合金棒料完全腐蚀完)时间为4.88小时。

实施例2

按HCl浓度为7.5wt％、硫脲浓度为0.03wt％、十二烷基苯磺酸钠浓度为0.01wt％配制1000g清模剂，保存备用。

利用H13钢加工出内径为10.00mm、长50mm的通孔模具，并进行除油、酸洗和钝化处理；在孔内放入外径为9.95mm、长为51mm的AZ31镁合金棒料，并在液压机的压力作用下使镁合金棒料变形，以模拟实际生产中挤压模具与镁合金的结合情况，并用机械打磨方法将镁合金棒料端面加工至与模具端面齐平，保证模具中镁合金棒料长度约为50mm。

对装有镁合金AZ31棒料的模具进行清洗时，清模剂温度为40℃，清洗完成时间为1.58小时。

实施例3、4

将实施例2中的镁合金棒料分别修改为AZ80和AM60，其它条件不变。依次成为实施例3(镁合金棒料为AZ80)、实施例4(镁合金棒料为AM60)。

分别对装有镁合金AZ80和AM60棒料的模具进行清洗时，清洗完成时间分别为1.63小时和1.76小时。

实施例5

将实施例1中清模剂中HCl改为浓度为10.0wt％、清模剂温度改为30℃，其它条件不变，成为实施例5。

对装有镁合金AZ31棒料的模具进行清洗时，清洗完成时间为1.25小时。

在实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5中，在各自的清模剂温度下，HCl浓度分别为5.0wt％、7.5wt％、7.5wt％、7.5wt％和10.0wt％的溶液中，将模具中的AZ31、AZ61、AZ80和AM60镁合金棒料(长度均约为50mm)完全清洗掉的时间平均分别为4.88h、1.58h、1.63h、1.76h和1.25小时，其在在挤压方向上长度的平均减小速率分别约为10.2mm/h、31.6mm/h、30.7mm/h、28.4mm/h和40.0mm/h，这对实际应用而言，是比较快捷的。

实验中所用的模具在其内腔存在镁合金的条件下，经过约200h的酸液浸泡后，其几何尺寸均未检测出明显变化，这表明在本发明所获得的清模剂对4Cr5MoSiV1钢模具基本无损害。

对比例1

以H₂SO₄代替实施例2中的盐酸，浓度仍然为7.5wt％。其它条件不变。

对比例2

以HNO₃代替实施例2中的盐酸，浓度仍然为7.5wt％。其它条件不变。

对比例3

以柠檬酸代替实施例2中的盐酸，浓度仍然为7.5wt％。其它条件不变。

将实施例2和对比例1～3所得到的酸液中浸泡1.0h后，称量模具中残存镁合金的质量，可获得酸液种类对镁合金试样失重速率的影响情况(见如表1)，这表明镁合金在HCl溶液中的失重速率最大。

         表1镁合金试样在各种酸液中的失重速率

  酸液种类  实施例2  对比例1  对比例2  对比例3  失重速率  (g/h)  4.42  1.32  0.44  0.37

对比例4～6

将实施例2中的清洗温度分别修改为50℃、60℃和70℃，其它条件不变。依次成为对比例4(清洗温度为50℃)、对比例5(清洗温度为60℃)和对比例6(清洗温度为70℃)。

发明人观察到：当清模剂温度超过50℃后，模具表面颜色明显加深，这表明原有的钝化膜可能已发生改变。而温度低于30℃，则镁合金清除效果不明显。所以，清洗的优选温度为30～40℃。

以上对本发明所提供的清模剂及该清模剂对镁合金用挤压模具的清洗方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。