專利名稱：鎂合金陽(yáng)極氧化電解液及對(duì)鎂合金表面處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種鎂合金表面處理用電解液，特別涉及一種在鎂合金表面生成光滑、致密、耐腐蝕好的氧化膜的鎂合金陽(yáng)極氧化電解液。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，鎂合金由于具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、導(dǎo)熱導(dǎo)電性好、減震性能好、電磁屏蔽性能優(yōu)異、易于切削加工等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子、機(jī)械、軍事及核工業(yè)等領(lǐng)域。但是鎂的化學(xué)活性較高，標(biāo)準(zhǔn)平衡電位恨負(fù)(-2. 36V)，由此帶來(lái)的腐蝕問題成為制約鎂及其合金廣泛應(yīng)用的主要瓶頸問題之一，因此提高鎂合金的耐蝕性具有重要的應(yīng)用價(jià)值。陽(yáng)極氧化技術(shù)因具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、一次成膜面積大、生產(chǎn)設(shè)備投資少、加工成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為鎂及鎂合金最基本、應(yīng)用最廣泛的一種表面處理方法。陽(yáng)極氧化膜還可為涂覆油漆、涂料等有機(jī)涂層提供良好的基底，并可利用其多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行著色處理，滿足裝飾性要求。影響鎂合金陽(yáng)極氧化膜性能的因素很多，比如電解液組分及濃度、電源種類及參數(shù)、PH值、溫度、成膜時(shí)間、攪拌方式及強(qiáng)度等。其中電解液組分及濃度是影響鎂合金陽(yáng)極氧化膜成分及性能的最主要因素。傳統(tǒng)使用的鎂合金陽(yáng)極氧化電解液中均含有鉻、氟、氰等，嚴(yán)重危害人體健康和生態(tài)環(huán)境，使電解液的生產(chǎn)和應(yīng)用受到制約。現(xiàn)有的環(huán)保型鎂合金陽(yáng)極氧化電解液也普遍存在電解液不穩(wěn)定、生產(chǎn)過程不易控制，對(duì)鎂合金耐蝕性提高不顯著等問題，使鎂合金陽(yáng)極氧化的應(yīng)用受到制約。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鎂合金陽(yáng)極氧化電解液及鎂合金表面處理方法，該電解液對(duì)鎂合金表面處理，可以使鎂合金陽(yáng)極氧化膜孔徑細(xì)小、孔隙分布均勻，氧化膜連續(xù)致密，耐腐蝕性能優(yōu)異，能顯著提高鎂合金的耐蝕性，并且還有利于環(huán)保，易于生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下鎂合金陽(yáng)極氧化電解液的組成為氨基酸2_20g/L、氫氧化物20_80g/L、硅酸鹽50-150g/L，植酸2-20g/L、檸檬酸2_20g/L，所述電解液的PH值為9-13。所述氨基酸為鳥氨酸、賴氨酸、色氨酸、精氨酸、組氨酸、氨基三乙酸、瓜氨酸及氨基酸鹽。所述氨基酸鹽包括鹽酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽、磷酸鹽，以及甲酸鹽、乙酸鹽或芳基羧酸鹽，直鏈或支鏈烷基、芳基磺酸鹽，直鏈或支鏈烷基、芳基亞磺酸鹽，草酸鹽，檸檬酸鹽，富馬酸鹽，酒石酸鹽。所述氨基酸鹽為鳥氨酸醋酸鹽。 所述氫氧化物為氫氧化鈉。所述硅酸鹽為硅酸鈉。
所述氫氧化物還可以為氫氧化鉀、氫氧化鋰等堿金屬、堿土金屬氫氧化物、過渡金
屬氫氧化物。所述硅酸鹽還可以為硅酸鉀等堿金屬或堿土金屬硅酸鹽，以及多硅酸鹽。用鎂合金陽(yáng)極氧化電解液處理鎂合金表面的方法，有以下步驟
A 鎂合金的處理；B.鎂合金陽(yáng)極氧化不銹鋼為陰極，鎂合金為陽(yáng)極，將經(jīng)處理的鎂合金放入上述的電解液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化，陽(yáng)極氧化條件為直流電源，電流密度為8 20mA/cm2，在陽(yáng)極氧化的過程采用磁力攪拌器攪拌使離子濃度分布均勻，室溫下氧化時(shí)間為2(T40min。所述鎂合金的處理為先將鎂合金預(yù)處理，再進(jìn)行前處理。所述預(yù)處理為打磨、蒸餾水沖洗，乙醇脫水，吹干。所述前處理為經(jīng)前處理的鎂合金在丙酮中超聲除油5min，然后用蒸餾水沖洗，吹干。本發(fā)明所提供的環(huán)保型鎂合金陽(yáng)極氧化電解液的組成為2-20g/L氨基酸、20-80g/L氫氧化物、50-150g/L硅酸鹽，2-20g/L植酸、檸檬酸的一種或其復(fù)配。其中植酸的濃度為
2-15g/L，檸檬酸的濃度為2-20g/L，所述電解液均以水做溶劑，所用試劑均采用分析純，其濃度為單位體積電解液中所含電解質(zhì)的質(zhì)量。采用本發(fā)明所述的電解液對(duì)鎂合金進(jìn)行陽(yáng)極氧化，其成膜速度較快(約為30 ym/h)，陽(yáng)極氧化過程中火花放電比較均勻，不聚點(diǎn)，火花細(xì)小，得到的陽(yáng)極氧化膜孔徑細(xì)小、孔隙分布均勻，氧化膜更連續(xù)致密，耐腐蝕性能優(yōu)異耐中性鹽霧實(shí)驗(yàn)時(shí)間可超過200小時(shí)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)I.綠色環(huán)保。本發(fā)明所提供的電解液不含鉻、氟、氰等有毒有害的組分，對(duì)生產(chǎn)人員身體健康及生態(tài)環(huán)境均無(wú)傷害，且廢液易于處理，循環(huán)利用率高。2.所獲得的陽(yáng)極氧化膜耐蝕性能優(yōu)異。本發(fā)明所提供的環(huán)保型鎂合金陽(yáng)極氧化液性能穩(wěn)定，特別是在氧化液中采用了氨基酸，不僅能夠改變鎂合金基體和溶液之間的界面作用機(jī)理，提高鎂合金陽(yáng)極氧化的成膜速度，而且還使得鎂合金陽(yáng)極氧化的擊穿電壓提高，使得火花放電更細(xì)小，分布更均勻，不聚點(diǎn)。得到的陽(yáng)極氧化膜孔隙細(xì)小圓整，氧化膜更加致密、均勻、光滑，因而能夠顯著提高鎂合金的耐蝕性能。采用本發(fā)明所述鎂合金陽(yáng)極氧化液陽(yáng)極氧化時(shí)，可使鎂合金的自腐蝕電位提高至-0. 868 -I. 254V，腐蝕電流降低到
3.136X 10_8 4. 036X lO—Vcm2，其鎂合金的自腐蝕電位的提高幅度是本專利申請(qǐng)日以前的鎂合金陽(yáng)極氧化電解液所不能達(dá)到的，并且能夠顯著地降低鎂合金的腐蝕電流密度。陽(yáng)極氧化膜厚10-15 Pm、氧化膜外觀光滑、均勻，呈非常致密的灰白色。3.節(jié)能、安全。本發(fā)明所提供的電解液陽(yáng)極氧化時(shí)的成膜溫度低，室溫下即可進(jìn)行，不需要專用的循環(huán)泵來(lái)降溫冷卻，工作電壓不高，因而有利于節(jié)能、安全生產(chǎn)。4.易于推廣生產(chǎn)。本發(fā)明所提供的電解液具有原料易得，成本低廉，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成膜過程易于控制，適合工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明較優(yōu)配方條件下陽(yáng)極氧化膜的表面形貌；圖2為AZ31鎂合金基體和較優(yōu)配方條件下陽(yáng)極氧化膜的極化曲線，其中，A為AZ31鎂合金基體的極化曲線，B為陽(yáng)極氧化膜的極化曲線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述鎂合金陽(yáng)極氧化電解液的組成如表I所述表I鎂合金陽(yáng)極氧化電解液的組成
權(quán)利要求
1.一種鎂合金陽(yáng)極氧化電解液，其特征在于，所述電解液的組成為氨基酸2-20g/L、氫氧化物20-80g/L、硅酸鹽50-150g/L，植酸2_20g/L、檸檬酸2_20g/L，所述電解液的PH值為 9-13。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的鎂合金陽(yáng)極氧化的電解液，其特征在于所述氨基酸為鳥氨酸、賴氨酸、色氨酸、精氨酸、組氨酸、氨基三乙酸、瓜氨酸及氨基酸鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎂合金陽(yáng)極氧化的電解液，其特征在于所述氨基酸鹽包括鹽酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽、磷酸鹽，以及甲酸鹽、乙酸鹽或芳基羧酸鹽，直鏈或支鏈烷基、芳基磺酸鹽，直鏈或支鏈烷基、芳基亞磺酸鹽，草酸鹽，檸檬酸鹽，富馬酸鹽，酒石酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎂合金陽(yáng)極氧化的電解液，其特征在于所述氨基酸鹽為鳥氨酸醋酸鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鎂合金陽(yáng)極氧化電解液，其特征在于所述氫氧化物為氫氧化鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鎂合金陽(yáng)極氧化電解液，其特征在于所述硅酸鹽為硅酸鈉。
7.用權(quán)利要求I所述的鎂合金陽(yáng)極氧化電解液處理鎂合金表面的方法，其特征在于有以下步驟 A..鎂合金的處理； B.鎂合金陽(yáng)極氧化不銹鋼為陰極，鎂合金為陽(yáng)極，將經(jīng)處理的鎂合金放入權(quán)利要求1-4任一所述的電解液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化，陽(yáng)極氧化條件為直流電源，電流密度為8 20mA/cm2，在陽(yáng)極氧化的過程采用磁力攪拌器攪拌使離子濃度分布均勻，室溫下氧化時(shí)間為20 40mino
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述鎂合金的處理為先將鎂合金預(yù)處理，再進(jìn)行前處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述預(yù)處理為打磨、蒸餾水沖洗，乙醇脫水，吹干。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述前處理為經(jīng)前處理的鎂合金在丙酮中超聲除油5min，然后用蒸餾水沖洗，吹干。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎂合金陽(yáng)極氧化電解液及對(duì)鎂合金表面處理的方法，所述電解液的組成為氨基酸2-20g/L、氫氧化物20-80g/L、硅酸鹽50-150g/L，植酸2-20g/L、檸檬酸2-20g/L，所述電解液的pH值為9-13。該電解液對(duì)鎂合金表面處理，可以使鎂合金陽(yáng)極氧化膜孔徑細(xì)小、孔隙分布均勻，氧化膜連續(xù)致密，耐腐蝕性能優(yōu)異，能顯著提高鎂合金的耐蝕性，并且還有利于環(huán)保，易于生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C25D11/30GK102747406SQ20121025350
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者劉渝萍, 張丁非, 溝引寧, 郭星星 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)