專利名稱：一種鎂合金微弧氧化膜的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鎂合金表面防腐技術領域，特別涉及一種鎂合金微弧氧化膜的制備方 法。
背景技術：
鎂合金具有密度小、比強度和比剛度高、減震性好、電磁屏蔽性好等特點，因此，鎂 合金越來越廣泛的應用于航空、汽車和電子通訊等工業(yè)中。但它的耐蝕性差，嚴重限制了其 應用的發(fā)展。近年來，人們進行了各種新技術的開發(fā)，微弧氧化技術較好的滿足了上述要 求。微弧氧化技術是在陽極氧化的基礎上發(fā)展起來的一項高新技術。微弧氧化是將 Al、Mg、Ti等金屬或其合金置于電解質水溶液中，利用電化學方法，使材料表面的微孔處 產生火花放電斑點，在熱化學、等離子體化學和電化學的共同作用下，生成陶瓷層的方法。 1932年，第一次報道了在高電場下浸在液體里的金屬表面會出現火花放電現象，這些火花 會破壞金屬表面的氧化膜，然而接下來的研究發(fā)現火花放電現象也可以在金屬表面生成氧 化膜。俄羅斯科學院無機化學研究所的研究人員于1977年獨立地發(fā)表了一篇論文，宣稱他 們采用交流電壓模式，使用比火花放電陽極氧化高的電壓進行了此項技術的研究，并稱之 為微弧氧化(ΜΑΟ)。90年代中后期微弧氧化技術成為國際研究熱點并開始深入研究，研究 內容涉及到電解液配方，陶瓷層的組織結構及性能試驗等方面。我國對鎂合金微弧氧化技 術的研究起步于20世紀90年代，在引進俄羅斯技術的基礎上，以耐磨、裝飾膜層的形式開 始走向實用階段。國內先后有北京師范大學低能核物理研究所、五二研究所寧波分所、哈爾 濱環(huán)亞微弧技術公司、北京有色金屬研究院、西安理工大學材料學院等單位進行了這方面 的研究與探討工作。但是目前的鎂合金微弧氧化技術還不夠成熟，會出現鎂合金微弧氧化 膜表面不均勻，耐蝕性和耐磨性差等缺陷，并且目前經常采用的酸性電解液對環(huán)境和人體 有較大的傷害。

發(fā)明內容
為解決現有微弧氧化技術中存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種表面致密均勻且 耐腐及耐磨性好、工藝簡單環(huán)保的微弧氧化膜制備方法。本發(fā)明采用的技術方案是一種鎂合金微弧氧化膜的制備方法，所述方法包括以 下步驟(1)鎂合金經打磨、除油、干燥得到預處理的鎂合金；(2)預處理過的鎂合金作為電 解槽陽極，不銹鋼容器作為電解槽陰極，采用單向正脈沖電流對鎂合金進行微弧氧化處理， 電流密度恒定，電解槽中的電解液配比為Na2Si0320 25g/L、NaOH 8 10g/L、NaF 5 7g/L、Na2EDTA 5 7g/L、甘油2 4mL/L，電解液的PH值通常為12 13之間；微弧氧化 工藝參數為電流密度20 50mA/cm2，占空比10 30%，頻率為400 1000HZ，通電時間 為10 40min ； (3)將經過微弧氧化處理的鎂合金清洗、干燥，所述鎂合金表面制得鎂合金 微弧氧化膜。
所述電流密度恒定是指恒定為一個數值，這個數值范圍是在20 50mA/cm2之間。所述電解液配比優(yōu)選為N￡i2Si0325g/L、NaOH10g/L、NaF 6g/L、Na2EDTA 5g/L、甘 油 2mL/L。所述步驟(1)按以下方法進行操作鎂合金用水砂紙打磨后，加入80 100g/L的 氫氧化鈉溶液堿洗8-12分鐘(優(yōu)選10分鐘)，再用去離子水清洗、冷風吹干，然后用丙酮超 聲清洗，最后用去離子水清洗、冷風吹干得到預處理的鎂合金。所述鎂合金可采用市售可獲得的任意種類鎂合金，優(yōu)選采用AZ91D鎂合金。所述步驟(3)具體可按以下步驟進行操作將經過微弧氧化處理的鎂合金用去離 子水清洗、冷風吹干，所述鎂合金表面制得鎂合金微弧氧化膜。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)本發(fā)明采用的電解液不含有對環(huán)境和人體有害的Cr6+，且電解液成分簡單，工 藝穩(wěn)定。(2)本發(fā)明所用設備簡單、操作方便、生產效率高。(3)本電解液中加入了甘油作為抑弧劑，制得的膜層均勻致密，與基體結合力強， 耐腐蝕性、耐磨性好。(4)本發(fā)明的原料易得，適于工業(yè)化生產。 具體實施例方式下面以具體實施例來對本發(fā)明方案做進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于 此。實施例1:樣品為AZ91D鎂合金，大小為20mmX30mmX3mm的長方體，具體操作步驟為1.機械預處理用150#_1200#水砂紙逐級打磨切割好的鎂合金，以去除壓鑄件表 面脫模劑、壓鑄流痕、氧化物等；水洗。2.除油先對打磨好的試樣進行堿洗，堿洗液組分為100g/L的氫氧化鈉，處理時 間為lOmin。然后去離子水清洗，冷風烘干，然后將試樣放入盛有丙酮的小燒杯中，在超聲波 清洗機中清洗，進一步除去試樣表面的污跡和油脂，最后離子水清洗并冷風吹干，得到預處 理的鎂合金。 3.配置電解液采用去離子水，按照 Na2SiO3 :25g/L、NaOH :10g/L、NaF :6g/L、 Na2EDTA :5g/L、甘油2mL/L的配比配置電解液。4.微弧氧化將預處理過的鎂合金作為電解槽陽極，以不銹鋼容器作為電解槽陰 極，采用單向正脈沖電流對鎂合金進行微弧氧化處理。打開裝置電源，設置微弧氧化工藝參 數為電流密度為20mA/cm2，占空比為20%，頻率為800HZ，通電時間15min。5.后處理將處理好的鎂合金卸下，用去離子水清洗，冷風吹干，鎂合金表面制得 鎂合金微弧氧化膜，干燥保持備用，6.氧化后的樣品，采用浸泡實驗評價其耐蝕性。浸泡實驗根據國標GB 10124-88 進行。試樣溶液選用3. 5wt% NaCl溶液，即在室溫下將試樣置于pH = 7的3. 5wt% NaCl 鹽水溶液中浸泡。浸泡72h，試樣表面無腐蝕點產生。實施例2
按照實施例1的方法制備鎂合金微弧氧化膜，所不同在于步驟4中工藝參數設置 為電流密度為30mA/cm2，占空比為20%，頻率為800HZ，通電時間15min。鎂合金表面制得鎂合金微弧氧化膜后，進行浸泡實驗，方法同實施例1，浸泡72h， 試樣表面無腐蝕點產生。實施例3 按照實施例1的方法制備鎂合金微弧氧化膜，所不同在于步驟4中工藝參數設置 為電流密度為40mA/cm2，占空比為10%，頻率為400HZ，通電時間15min。鎂合金表面制得鎂合金微弧氧化膜后，進行浸泡實驗，方法同實施例1，浸泡72h， 試樣表面無腐蝕點產生。實施例4:按照實施例1的方法制備鎂合金微弧氧化膜，所不同在于步驟4中工藝參數設置 為電流密度為50mA/cm2，占空比為20%，頻率為1000HZ，通電時間15min。鎂合金表面制得鎂合金微弧氧化膜后，進行浸泡實驗，方法同實施例1，浸泡72h， 試樣表面無腐蝕點產生。實施例5 按照實施例1的方法制備鎂合金微弧氧化膜，所不同在于步驟4中工藝參數設置 為電流密度為40mA/cm2，占空比為30%，頻率為800HZ，通電時間lOmin。鎂合金表面制得鎂合金微弧氧化膜后，進行浸泡實驗，方法同實施例1，浸泡72h， 試樣表面無腐蝕點產生。實施例6 按照實施例1的方法制備鎂合金微弧氧化膜，所不同在于步驟4中工藝參數設置 為電流密度為40mA/cm2，占空比為20%，頻率為800HZ，通電時間25min。鎂合金表面制得鎂合金微弧氧化膜后，進行浸泡實驗，方法同實施例1，浸泡72h， 試樣表面無腐蝕點產生。實施例7 按照實施例1的方法制備鎂合金微弧氧化膜，所不同在于步驟4中工藝參數設置 為電流密度為40mA/cm2，占空比為20%，頻率為800HZ，通電時間35min。鎂合金表面制得鎂合金微弧氧化膜后，進行浸泡實驗，方法同實施例1，浸泡72h， 試樣表面無腐蝕點產生。實施例8 按照實施例1的方法制備鎂合金微弧氧化膜，所不同在于步驟3中電解液按照 Na2SiO3 :20g/L、NaOH :8g/L、NaF :7g/L、Na2EDTA :7g/L、甘油4mL/L 的配比配置。其他反應 條件同實施例1.鎂合金表面制得鎂合金微弧氧化膜后，進行浸泡實驗，方法同實施例1，浸泡72h， 試樣表面無腐蝕點產生。
權利要求
1.一種鎂合金微弧氧化膜的制備方法，其特征在于所述方法包括以下步驟(1)鎂合 金經打磨、除油、干燥得到預處理的鎂合金；( 預處理過的鎂合金作為電解槽陽極，不銹 鋼容器作為電解槽陰極，采用單向正脈沖電流對鎂合金進行微弧氧化處理，電流密度恒定， 電解槽中的電解液配比為N￡i2Si0320 25g/L、Na0H 8 10g/L、NaF5 7g/L、Na2EDTA 5 7g/L、甘油2 4mL/L，微弧氧化工藝參數為電流密度20 50mA/cm2，占空比10 30%， 頻率為400 1000HZ，通電時間為10 40min ； (3)將經過微弧氧化處理的鎂合金清洗、干 燥，所述鎂合金表面制得鎂合金微弧氧化膜。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(1)按以下方法進行操作鎂合金 用水砂紙打磨后，加入80 100g/L的氫氧化鈉溶液堿洗8-12分鐘，再用去離子水清洗、冷 風吹干，然后用丙酮超聲清洗，最后用去離子水清洗、冷風吹干得到預處理的鎂合金。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述鎂合金為AZ91D鎂合金。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟(3)為將經過微弧氧化處理的鎂 合金用去離子水清洗、冷風吹干，所述鎂合金表面制得鎂合金微弧氧化膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎂合金微弧氧化膜的制備方法(1)鎂合金經打磨、除油、干燥得到預處理的鎂合金；(2)預處理過的鎂合金作為電解槽陽極，不銹鋼容器作為電解槽陰極，采用單向正脈沖電流對鎂合金進行微弧氧化處理，電流密度恒定，電解槽中的電解液配比為Na2SiO320～25g/L、NaOH 8～10g/L、NaF 5～7g/L、Na2EDTA 5～7g/L、甘油2～4mL/L，微弧氧化工藝參數為電流密度20～50mA/cm2，占空比10～30％，頻率為400～1000Hz，通電時間為10～40min；(3)將經過微弧氧化處理的鎂合金清洗、干燥，鎂合金表面制得鎂合金微弧氧化膜。本發(fā)明中的電解液成分簡單，不含有Cr6+，加入甘油作為抑弧劑，制得的膜層均勻致密，與基體結合力強，耐腐蝕性、耐磨性好。
文檔編號C25D11/30GK102080248SQ20111003420
公開日2011年6月1日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權日2011年1月31日
發(fā)明者曾志恒, 樓白楊 申請人:浙江工業(yè)大學