專利名稱：一種鎂合金板的微弧氧化鍍膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎂合金板的微弧氧化鍍膜方法，屬鎂合金板材防蝕鍍膜表面處理的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鎂及鎂合金是最重要的有色輕金屬，在航空航天、電子工業(yè)、汽車等工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應用前景。 鎂及鎂合金雖然具有廣泛的用途，但它的強度弱、硬度低、耐腐蝕性差，使它在使用中受到了很大的局限。如何提高鎂及鎂合金的物理化學性能、力學性能、擴展其應用范圍，一直是科技領(lǐng)域里探討的課題，例如在鎂及鎂合金的熔煉過程中添加增強材料，對鎂及鎂合金材料進行壓制、軋制增強纖維層，這些方法對增加鎂及鎂合金的強度、硬度起到了顯著的效果，但對鎂及鎂合金的耐腐蝕性影響甚微。在工業(yè)應用中，對零部件的性能要求越來越高，有的既需要零部件有較輕的重量，又有很高的耐腐蝕性，這就需要對鎂及鎂合金進行防蝕處理。微弧氧化技術(shù)工藝簡單，環(huán)保性好，所制備的氧化膜具有良好的綜合性能，已成為鎂合金的一種具有廣泛應用前景的表面處理技術(shù)，如何在鎂及鎂合金的防腐處理中應用是一個新的研究課題。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的
本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)的狀況，采用在硅酸鈉和鎢酸鈉電解液體系中加入氧化鋁水膠體，對鎂合金板進行微弧氧化鍍膜處理，在鎂合金板上形成復合膜層，以大幅度提高鎂合金板的表面耐腐蝕性。技術(shù)方案
本發(fā)明使用的化學物質(zhì)材料為鎂合金板、硅酸鈉、鎢酸鈉、甘油、氫氧化鈉、氧化鋁、丙酮、去離子水、水浴水、砂紙，其準備用量如下以毫米、克、毫升為計量單位鎂合金板AZ91D20mm X 20mm X IOmm I 塊
硅酸鈉=Na2SiO330g±0. Ig
鎢酸鈉=Na2WO34g±0. Ig
甘油C3H80316mL±0. ImL
氫氧化鈉NaOH6g±0. Ig
氧化招A12038g±0. Ig
丙酮C3H6O500mL±10mL
去離子水H205000mL±10mL
砂紙?zhí)蓟蕖?00目300mm X 200mm X Imm I張水浴水H208000mL±50mL
鍍膜方法如下
(1)、精選化學物質(zhì)材料
對鍍膜使用的化學物質(zhì)材料要進行精選，并進行質(zhì)量純度控制
鎂合金板固態(tài)固體板材 硅酸鈉固態(tài)粉體98.0%
鎢酸鈉固態(tài)粉體99.5%
甘油液態(tài)液體98. 0 %
氫氧化鈉固態(tài)粉體99. I %
氧化鋁固態(tài)粉體99.9%
丙酮液態(tài)液體99. 0 %
去離子水液態(tài)液體99. 9 %
水浴水液態(tài)液體99. 0 %
砂紙固態(tài)紙狀
(2)、預處理鎂合金板
①將鎂合金板置于平板上，用800目碳化硅砂紙對鎂合金板表面進行打磨，使表面粗糙度達 RaO. 032-0. 064um ；
②將打磨后的鎂合金板置于超聲波清洗器中，加入丙酮200mL，進行超聲清洗，清洗后晾干；
(3)、配置電解液
①稱取硅酸鈉22.5g±0. lg、鎢酸鈉3g±0. lg、氫氧化鈉4. 5g±0. Ig,量取甘油12mL±0. lmL、去尚子水1500mL,置于不鎊鋼容器中；
②用攪拌器攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min,攪拌時間為5min,攪拌后溶解成電解液；
(4)、配置氧化鋁水膠體
稱取氧化鋁8g±0. lg、硅酸鈉7. 5g±0. lg、鎢酸鈉lg±0. Ig,量取甘油4mL±0. lmL、去離子水500mL±10mL,加入燒杯中，攪拌IOmin,制成氧化招水膠體；
(5)、在鎂合金板上鍍膜
鎂合金板上的鍍膜是在不銹鋼鍍膜槽內(nèi)進行的，以鎂合金板為陽極，以鍍膜槽為陰極，是在脈沖直流電場作用下完成的；
①將配制好的電解液加入陰極不銹鋼鍍膜槽內(nèi)；
②將水浴水加入水浴槽內(nèi)；
③將鎂合金板用銅絲吊裝在陽極支架上，鎂合金板垂直潛入電解液中，并淹沒；
④鎂合金板通過銅吊絲、陽極支架、陽極導線與電控箱連接，通電后為陽極；
不銹鋼鍍膜槽通過陰極導線與電控箱連接，接通后為陰極；
微弧氧化電源為恒流式，正脈沖電流在0. 1A-10. OA范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，負脈沖電流在
0.1A-10. OA范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，工作頻率在100Hz-2000Hz內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)；
接通電源后電解液處于直流電場狀態(tài)，即恒流微弧氧化狀態(tài)；
⑤在電解液中，設(shè)定正向脈沖電流0.25A、工作頻率400 Hz、占空比為60%，電源開始工作，直流電壓迅速升高至380V，進行微弧氧化鍍膜，鍍膜進行IOmin后，在電解液中加入氧化鋁水膠體，繼續(xù)進行微弧氧化鍍膜，時間5min ；
⑥電解液在電解過程中，電解液溫度會升高，升溫范圍為20°C_60°C，并由水浴槽內(nèi)的冷卻水在外部冷卻；
⑦鎂合金板在電解液中，在直流電場作用下，在表面會形成微弧氧化膜，膜層厚度達75 u m ；
⑧鎂合金板在電解液中，在直流電場作用下將會產(chǎn)生化學反應
權(quán)利要求
1.一種鎂合金板微弧氧化電解液的鍍膜方法，其特征在于 使用的化學物質(zhì)材料為鎂合金板、硅酸鈉、鎢酸鈉、甘油、氫氧化鈉、氧化鋁、丙酮、去離子水、水浴水、砂紙，其準備用量如下以毫米、克、毫升為計量單位鎂合金板AZ91D20mm X 20mm X IOmm I 塊 硅酸鈉=Na2SiO330g±0. Ig 鎢酸鈉=Na2WO34g±0. Ig 甘油C3H80316mL±0. ImL 氫氧化鈉NaOH6g±0. Ig 氧化招A12038g±0. Ig 丙酮C3H6O500mL±10mL 去離子水H205000mL±10mL 砂紙?zhí)蓟蕖?00目300mm X 200mm X Imm I張 水浴水H208000mL±50mL 鍍膜方法如下 (1)、精選化學物質(zhì)材料 對鍍膜使用的化學物質(zhì)材料要進行精選，并進行質(zhì)量純度控制 鎂合金板固態(tài)固體板材 硅酸鈉固態(tài)粉體98.0% 鎢酸鈉固態(tài)粉體99.5% 甘油液態(tài)液體98. 0 % 氫氧化鈉固態(tài)粉體99. I % 氧化鋁固態(tài)粉體99.9% 丙酮液態(tài)液體99. 0 % 去離子水液態(tài)液體99. 9 % 水浴水液態(tài)液體99. 0 % 砂紙固態(tài)紙狀 (2)、預處理鎂合金板 ①將鎂合金板置于平板上，用800目碳化硅砂紙對鎂合金板表面進行打磨，使表面粗糙度達 RaO. 032-0. 064um ； ②將打磨后的鎂合金板置于超聲波清洗器中，加入丙酮200mL，進行超聲清洗，清洗后晾干； (3)、配置電解液 ①稱取硅酸鈉22.5g±0. lg、鎢酸鈉3g±0. lg、氫氧化鈉4. 5g±0. lg，量取甘油12mL±0. lmL、去尚子水1500mL,置于不鎊鋼容器中； ②用攪拌器攪拌，攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min,攪拌時間為5min,攪拌后溶解成電解液； (4)、配置氧化鋁水膠體 稱取氧化鋁8g±0. lg、硅酸鈉7. 5g±0. lg、鎢酸鈉lg±0. Ig,量取甘油4mL±0. lmL、去離子水500mL±10mL,加入燒杯中，攪拌IOmin,制成氧化招水膠體； (5)、在鎂合金板上鍍膜鎂合金板上的鍍膜是在不銹鋼鍍膜槽內(nèi)進行的，以鎂合金板為陽極，以鍍膜槽為陰極，是在脈沖直流電場作用下完成的； ①將配制好的電解液加入陰極不銹鋼鍍膜槽內(nèi)； ②將水浴水加入水浴槽內(nèi)； ③將鎂合金板用銅絲吊裝在陽極支架上，鎂合金板垂直潛入電解液中，并淹沒； ④鎂合金板通過銅吊絲、陽極支架、陽極導線與電控箱連接，通電后為陽極； 不銹鋼鍍膜槽通過陰極導線與電控箱連接，接通后為陰極； 微弧氧化電源為恒流式，正脈沖電流在0. 1A-10. OA范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，負脈沖電流在0.1A-10. OA范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，工作頻率在100Hz-2000Hz內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)； 接通電源后電解液處于直流電場狀態(tài)，即恒流微弧氧化狀態(tài)； ⑤在電解液中，設(shè)定正向脈沖電流0.25A、工作頻率400 Hz、占空比為60%，電源開始工作，直流電壓迅速升高至380V，進行微弧氧化鍍膜，鍍膜進行IOmin后，在電解液中加入氧化鋁水膠體，繼續(xù)進行微弧氧化鍍膜，時間5m in ； ⑥電解液在電解過程中，電解液溫度會升高，升溫范圍為20°C_60°C，并由水浴槽內(nèi)的冷卻水在外部冷卻； ⑦鎂合金板在電解液中，在直流電場作用下，在表面會形成微弧氧化膜，膜層厚度達75 u m ； ⑧鎂合金板在電解液中，在直流電場作用下將會產(chǎn)生化學反應 Mg^Ki2SiOs-^_-I圖_ MgSiO^MgWOi^MgO+Mg^SiOiTAlA^H +NaOH 式中 MgSiO3 :硅酸鎂 MgffO4 :鎢酸鎂 MgO :氧化鎂 Mg2SiO4 :鎂橄欖石 H2 :氫氣 (6)、鍍膜完成后，關(guān)閉直流電源，停止反應，使鎂合金板在鍍膜槽內(nèi)靜置冷卻至25°C； (7)、清洗鎂合金板 將鍍膜后的鎂合金板置于超聲波清洗器內(nèi)，加入去離子水500ml，進行超聲波清洗IOmin,清洗后晾干； (8)、真空干燥 將清洗并晾干的鎂合金板置于真空干燥箱中干燥，干燥溫度40°C，真空度20Pa，干燥時間20min ； (9)、檢測、分析、表征 對干燥后的鎂合金板的形貌、色澤、膜層成分、厚度、化學物理性能、力學性能進行檢測、分析、表征； 用場發(fā)射掃描電鏡對微弧氧化陶瓷膜的表面形貌和截面形貌進行分析； 用粗糙度儀對微弧氧化處理后的陶瓷膜的表面粗糙度進行分析； 用X射線衍射儀對微弧氧化陶瓷層的相結(jié)構(gòu)進行分析； 用電化學測試儀對膜層的耐腐蝕性能進行分析； 用球-盤磨損試驗機對膜層的耐磨損性能進行分析； 用白光干涉輪廓儀對膜層磨痕形貌進行分析； 結(jié)論鎂合金板鍍膜后表面為灰白色，膜層厚度為75 ilm，膜層表面孔洞少，致密度高，耐腐蝕性能良好； (10)、儲存 對鍍膜后的鎂合金板用軟質(zhì)材料包裝，儲存于陰涼、干燥、潔凈環(huán)境，要防水、防潮、防酸堿鹽侵蝕，儲存溫度為20°C，相對濕度=10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鎂合金板的微弧氧化鍍膜方法，其特征在于鎂合金板的鍍膜是在陰極鍍膜槽內(nèi)進行的，以鎂合金板為陽極，以鍍膜槽為陰極，是在直流電場電解液作用下完成的； 陰極鍍膜槽呈矩形，下部為底座(1)，在底座(I)以上即為陰極鍍膜槽(4)，陰極鍍膜槽(4)的外部由絕緣板(5)包覆，陰極鍍膜槽(4)置于水浴槽(2)內(nèi)，在陰極鍍膜槽(4)與水浴槽(2)之間為水浴水(3)，水浴水(3)為冷卻劑；在陰極鍍膜槽(4)內(nèi)為電解液(6)，在電解液(6)內(nèi)由銅吊絲(8)垂直吊裝鎂合金板(7)，鎂合金板(7)浸潰在電解液(6)內(nèi)，銅吊絲(8)上部聯(lián)接陽極支架(9)，陽極支架(9)聯(lián)接電控箱(11);在電控箱(11)上設(shè)有顯示屏(12)，指示燈(13)，工作頻率調(diào)控器(14)，直流電流調(diào)控器(15)，電源開關(guān)(16);陰極鍍膜槽(4)通過陰極導線(10)與電控箱(11)聯(lián)接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎂合金板的微弧氧化鍍膜方法，是對鎂合金板在硅酸鈉+鎢酸鈉+甘油+氫氧化鈉+氧化鋁水膠體的電解液中進行鍍膜，鍍膜時先在脈沖直流電場作用下，在硅酸鈉+鎢酸鈉+甘油+氫氧化鈉電解液中鍍膜，然后再在電解液中加入氧化鋁水膠體，在鎂合金板表面形成復合膜層，膜層厚度達75μm，復合膜層附著牢固，表面孔洞少，致密性高，具有很好的耐腐蝕性，此鍍膜方法工藝先進，數(shù)據(jù)翔實準確，膜層厚度大，固著性好，致密度高，不易脫落，是一種有效的鎂合金板的表面鍍膜方法。
文檔編號C25D11/30GK102703955SQ201210175740
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者唐賓, 姚曉紅, 張楊, 楊曉飛, 田林海, 馬永 申請人:太原理工大學