一種鎂鋁合金微弧氧化方法及電解液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎂鋁合金微弧氧化方法，方法步驟如下：S1、等離子拋光；S2、第一次清洗；S3、微弧氧化；S4、第二次清洗；S5、吹干；S6、封孔；S7、烘干；S8、涂覆。本發(fā)明中制得的鎂合金物件表面光滑且少空隙少裂痕，可去除0.4mm厚度以下的毛邊，可去除鎂合金物件的細(xì)裂紋，可去除數(shù)控(CNC)刀紋,鎂合金物件無需精拋，輕微縮水可修復(fù)，可將微弧氧化反應(yīng)時間從原來的5?10min縮減至40?60s，共節(jié)約8?9個制程，在后制程中可減少2?3次噴涂次數(shù)，合格率高達(dá)95％以上，可通過酒精測試、橡皮測試、百格測試、表面耐磨性能(RCA)測試。
【專利說明】
一種鏌鋁合金微弧氧化方法及電解液
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及鎂合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鎂鋁合金微弧氧化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于鎂合金材料的特性，尤其是在那些對于減輕結(jié)構(gòu)自身重量具有重要意義的制 造領(lǐng)域，鎂合金是工程塑料、鋁合金和鋼材的競爭者或替代品。目前鎂合金被廣泛應(yīng)用于汽 車、航空航天、電子、軍事以及核能等工業(yè)部門，去滿足視聽器材、計算機和通訊設(shè)備的改進 需求，以及運載工具、手工工具的"輕量化"和其他特殊的技術(shù)要求。由于鎂合金的電極電位 很低，極容易被腐蝕。雖然鎂合金在大氣中能自然形成堿式碳酸鹽膜，但這種自然氧化膜不 足以防止惡劣環(huán)境下的腐蝕，所以鎂合金作為結(jié)構(gòu)材料和殼體時，必須采取可靠的表面防 護措施來提高鎂合金的耐蝕性。
[0003] 微弧氧化技術(shù)是在陽極氧化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項高新技術(shù)。微弧氧化是將 Al、Mg、Ti等金屬或其合金置于電解質(zhì)水溶液中，利用電化學(xué)方法，使材料表面的微孔處產(chǎn) 生火花放電斑點，在熱化學(xué)、等離子體化學(xué)和電化學(xué)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(xiàn)火花放電現(xiàn)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(xiàn)火花放電現(xiàn)象也可以在金屬表面生成氧 化膜。俄羅斯科學(xué)院無機化學(xué)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(shù)的研究，并稱之 為微弧氧化(MAO)AO年代中后期微弧氧化技術(shù)成為國際研究熱點并開始深入研究，研究內(nèi) 容涉及到電解液配方，陶瓷層的組織結(jié)構(gòu)及性能試驗等方面。我國對鎂合金微弧氧化技術(shù) 的研究起步于20世紀(jì)90年代，在引進俄羅斯技術(shù)的基礎(chǔ)上，以耐磨、裝飾膜層的形式開始走 向?qū)嵱秒A段。國內(nèi)先后有北京師范大學(xué)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(shù)公司、北京有色金屬研究院、西安理工大學(xué)材料學(xué)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(shù)還不夠成熟工藝步驟繁瑣，會出現(xiàn)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(jīng)常采用的酸性電解液對環(huán) 境和人體有較大的傷害，整個流程中需要大量的清洗水，需要酸洗、堿洗導(dǎo)致對環(huán)境的污 染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種鎂鋁合金微弧氧化方法。
[0005] 本發(fā)明提出的一種鎂鋁合金微弧氧化方法，方法步驟如下：
[0006] S1、等離子拋光:將待拋光鎂合金物件浸入加熱的電解質(zhì)水溶液中，并對其施加正 極性電壓，所施加的電壓為直流電壓；
[0007] S2、第一次清洗:將拋光后的鎂合金物件置入清洗槽清洗；
[0008] S3、微弧氧化:將第一次清洗過的鎂合金物件作為電解槽陽極，不銹鋼容器作為電 解槽陰極，采用脈沖電流對鎂合金進行微弧氧化處理，電流密度恒定，微弧氧化工藝參數(shù) 為：電流密度25~45mA/cm2，正、負(fù)脈沖占空比各10~40%，頻率為400~IIOOHZ，通電時間 40~60s，電解液溫度15~45°C，電壓200~500V，形成的氧化膜厚度6~Ι?μπι;
[0009] S4、第二次清洗:將微弧氧化過的鎂合金物件懸掛于清洗間，采用噴淋式?jīng)_刷清 洗，時間為1~4分鐘；
[0010] S5、吹干:將第二次清洗過的鎂合金物件通過熱風(fēng)吹干；
[0011] S6、封孔:將吹干后的鎂合金物件在硅酸鈉水溶液中或在納米三氧化二鋁溶膠中 封孔；
[0012] S7、烘干:將封孔后的鎂合金物件置入75-110°C熱風(fēng)烘干槽烘干12min;
[0013] S8、涂覆:將烘干后的鎂合金物件進行有機或無機涂覆處理。
[0014]優(yōu)選地，所述電解質(zhì)水溶液為pH值=6.5的中性電解液內(nèi)含95 %純水。
[0015] 優(yōu)選地，所述電解槽中的電解液配比為:娃酸鈉3~7g//L、碳酸鈉1~2g//L、氫氧化 鈉7~13g/L、氟化鈉4~9g/L、六偏多聚磷酸鈉 lg/L、甘油2~4mL/L。
[0016] 優(yōu)選地，所述S6中在硅酸鈉水溶液中封孔:硅酸鈉水溶液濃度為48g/L，于95 °C處 理16分鐘，然后放置空氣中冷卻30分鐘;所述S6中在納米三氧化二鋁溶膠中封孔:提拉成膜 后，在145~210 °C下加熱15~65分鐘，然后在空氣中冷卻。
[0017] 優(yōu)選地，所述S2和S4步驟中均采用工業(yè)純凈水清洗。
[0018]優(yōu)選地，所述S8步驟，將烘干后的鎂合金物件置入電泳槽涂裝、清洗、固化，形成微 弧電泳復(fù)合膜。
[0019]優(yōu)選地，所述S8步驟，將烘干后的鎂合金物件置入噴漆房直接噴面漆兩遍，根據(jù)涂 料要求進行烘干固化。
[0020] 優(yōu)選地，所述S8步驟，將烘干后的鎂合金物件置入含有封閉液丙烯酸樹脂中，根據(jù) 封閉劑要求進行烘干固化。
[0021] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有的有益技術(shù)效果：
[0022] 本發(fā)明中，等離子拋光處理可優(yōu)化鎂合金表面，修復(fù)細(xì)微裂痕及封閉微小孔隙，同 時鎂合金表面的雜質(zhì)與氧化物也會因電漿能量的釋放而分解脫落，進一步達(dá)到表面純化的 加工目的;全制程可減少大量的清水使用，同時避免了強酸和強堿的使用；電解質(zhì)水溶液為 pH值=6.5的中性電解液內(nèi)含95 %純水，不含對人體和環(huán)境有害的物質(zhì)，符合環(huán)保需求；電 解槽中的電解液，成分簡單，易于控制，不含易分解成分，工藝穩(wěn)定，電解液中加入了甘油作 為抑弧劑，制得的氧化膜層厚度均勻、致密、表面光滑、孔的直徑小、具有陶瓷外觀，與基體 結(jié)合力好，氧化膜層厚度為6~Ι?μπι，具有良好的耐蝕性和耐磨性;經(jīng)涂覆過后得到的涂覆 膜可進一步將鎂合金物件的耐腐蝕性提高到1000小時以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要 求;經(jīng)本發(fā)明制得的鎂合金物件表面光滑且少空隙少裂痕，可去除0.4mm厚度以下的毛邊， 可去除鎂合金物件的細(xì)裂紋，可去除數(shù)控(CNC)刀紋，鎂合金物件無需精拋，輕微縮水可修 復(fù)，可將微弧氧化反應(yīng)時間從原來的5-10min縮減至40-60s，共節(jié)約8-9個制程，在后制程中 可減少2-3次噴涂次數(shù)，合格率高達(dá)95%以上，可通過酒精測試、橡皮測試、百格測試、表面 耐磨性能(RCA)測試。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步解說。
[0024] 實施例1
[0025] 本實施例中，一種鎂鋁合金微弧氧化方法，方法步驟如下：
[0026] S1、等離子拋光:將待拋光鎂合金物件浸入加熱的電解質(zhì)水溶液中，并對其施加正 極性電壓，所施加的電壓為直流電壓；
[0027] S2、第一次清洗:將拋光后的鎂合金物件置入清洗槽清洗；
[0028] S3、微弧氧化:將第一次清洗過的鎂合金物件作為電解槽陽極，不銹鋼容器作為電 解槽陰極，采用脈沖電流對鎂合金進行微弧氧化處理，電流密度恒定，微弧氧化工藝參數(shù) 為：電流密度25mA/cm 2，正、負(fù)脈沖占空比各10%，頻率為400HZ，通電時間40s，電解液溫度 15 °C，電壓200V，形成的氧化膜厚度6μπι;
[0029] S4、第二次清洗:將微弧氧化過的鎂合金物件懸掛于清洗間，采用噴淋式?jīng)_刷清 洗，時間為1分鐘；
[0030] S5、吹干:將第二次清洗過的鎂合金物件通過熱風(fēng)吹干；
[0031] S6、封孔:將吹干后的鎂合金物件在硅酸鈉水溶液中或在納米三氧化二鋁溶膠中 封孔；
[0032] S7、烘干:將封孔后的鎂合金物件置入75°C熱風(fēng)烘干槽烘干12min;
[0033] S8、涂覆:將烘干后的鎂合金物件進行有機或無機涂覆處理。
[0034]電解質(zhì)水溶液為pH值=6.5的中性電解液內(nèi)含95%純水；電解槽中的電解液配比 為:硅酸鈉3g/L、碳酸鈉 lg/L、氫氧化鈉7g/L、氟化鈉4g/L、六偏多聚磷酸鈉 lg/L、甘油2mL/ L; S6中在硅酸鈉水溶液中封孔:硅酸鈉水溶液濃度為48g/L，于95 °C處理16分鐘，然后放置 空氣中冷卻30分鐘；S6中在納米三氧化二鋁溶膠中封孔:提拉成膜后，在145°C下加熱65分 鐘，然后在空氣中冷卻；S2和S4步驟中均采用工業(yè)純凈水清洗;S8步驟，將烘干后的鎂合金 物件置入電泳槽涂裝、清洗、固化，形成微弧電泳復(fù)合膜。
[0035] 實施例2
[0036] 本實施例中，一種鎂鋁合金微弧氧化方法，方法步驟如下：
[0037] S1、等離子拋光:將待拋光鎂合金物件浸入加熱的電解質(zhì)水溶液中，并對其施加正 極性電壓，所施加的電壓為直流電壓；
[0038] S2、第一次清洗:將拋光后的鎂合金物件置入清洗槽清洗；
[0039] S3、微弧氧化:將第一次清洗過的鎂合金物件作為電解槽陽極，不銹鋼容器作為電 解槽陰極，采用脈沖電流對鎂合金進行微弧氧化處理，電流密度恒定，微弧氧化工藝參數(shù) 為：電流密度35mA/cm 2，正、負(fù)脈沖占空比各25%，頻率為750HZ，通電時間50s，電解液溫度 30°C，電壓350V，形成的氧化膜厚度8 · 5μπι;
[0040] S4、第二次清洗:將微弧氧化過的鎂合金物件懸掛于清洗間，采用噴淋式?jīng)_刷清 洗，時間為2.5分鐘；
[0041 ] S5、吹干:將第二次清洗過的鎂合金物件通過熱風(fēng)吹干；
[0042] S6、封孔:將吹干后的鎂合金物件在硅酸鈉水溶液中或在納米三氧化二鋁溶膠中 封孔；
[0043] S7、烘干:將封孔后的鎂合金物件置入92.5°C熱風(fēng)烘干槽烘干12min;
[0044] S8、涂覆:將烘干后的鎂合金物件進行有機或無機涂覆處理。
[0045] 電解質(zhì)水溶液為pH值=6.5的中性電解液內(nèi)含95%純水；電解槽中的電解液配比 為:硅酸鈉5g/L、碳酸鈉1.5g/L、氫氧化鈉10g/L、氟化鈉6.5g/L、六偏多聚磷酸鈉 lg/L、甘油 3mL/L; S6中在硅酸鈉水溶液中封孔:硅酸鈉水溶液濃度為48g/L，于95 °C處理16分鐘，然后 放置空氣中冷卻30分鐘；S6中在納米三氧化二鋁溶膠中封孔:提拉成膜后，在177.5°C下加 熱40分鐘，然后在空氣中冷卻；S2和S4步驟中均采用工業(yè)純凈水清洗;S8步驟，將烘干后的 鎂合金物件置入噴漆房直接噴面漆兩遍，根據(jù)涂料要求進行烘干固化。
[0046] 實施例3
[0047] 本實施例中，一種鎂鋁合金微弧氧化方法，方法步驟如下：
[0048] S1、等離子拋光:將待拋光鎂合金物件浸入加熱的電解質(zhì)水溶液中，并對其施加正 極性電壓，所施加的電壓為直流電壓；
[0049] S2、第一次清洗:將拋光后的鎂合金物件置入清洗槽清洗；
[0050] S3、微弧氧化:將第一次清洗過的鎂合金物件作為電解槽陽極，不銹鋼容器作為電 解槽陰極，采用脈沖電流對鎂合金進行微弧氧化處理，電流密度恒定，微弧氧化工藝參數(shù) 為：電流密度45mA/cm 2，正、負(fù)脈沖占空比各40 %，頻率為11OOHZ，通電時間60s，電解液溫度 45°C，電壓500V，形成的氧化膜厚度Ilym;
[0051] S4、第二次清洗:將微弧氧化過的鎂合金物件懸掛于清洗間，采用噴淋式?jīng)_刷清 洗，時間為4分鐘；
[0052] S5、吹干:將第二次清洗過的鎂合金物件通過熱風(fēng)吹干；
[0053] S6、封孔:將吹干后的鎂合金物件在硅酸鈉水溶液中或在納米三氧化二鋁溶膠中 封孔；
[0054] S7、烘干:將封孔后的鎂合金物件置入110°C熱風(fēng)烘干槽烘干12min;
[0055] S8、涂覆:將烘干后的鎂合金物件進行有機或無機涂覆處理。
[0056]電解質(zhì)水溶液為pH值=6.5的中性電解液內(nèi)含95%純水；電解槽中的電解液配比 為:硅酸鈉7g/L、碳酸鈉2g/L、氫氧化鈉13g/L、氟化鈉9g/L、六偏多聚磷酸鈉 lg/L、甘油4mL/ L; S6中在硅酸鈉水溶液中封孔:硅酸鈉水溶液濃度為48g/L，于95 °C處理16分鐘，然后放置 空氣中冷卻30分鐘;所述S6中在納米三氧化二鋁溶膠中封孔:提拉成膜后，在210°C下加熱 15分鐘，然后在空氣中冷卻；S2和S4步驟中均采用工業(yè)純凈水清洗;S8步驟，將烘干后的鎂 合金物件置入含有封閉液丙烯酸樹脂中，根據(jù)封閉劑要求進行烘干固化。
[0057]表1為其它鎂合金微弧氧化工藝與本發(fā)明提出的E-MAO鎂合金微弧氧化工藝性能 對比。
L0063」以上所述，僅為本友明較佳的具體買施萬式，但本友明的保護范圍并小詞|很十此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種鎂鋁合金微弧氧化方法，其特征在于，方法步驟如下： 51、 等離子拋光:將待拋光鎂合金物件浸入加熱的電解質(zhì)水溶液中，并對其施加正極性 電壓，所施加的電壓為直流電壓； 52、 第一次清洗:將拋光后的鎂合金物件置入清洗槽清洗； 53、 微弧氧化:將第一次清洗過的鎂合金物件作為電解槽陽極，不銹鋼容器作為電解槽 陰極，采用脈沖電流對鎂合金進行微弧氧化處理，電流密度恒定，微弧氧化工藝參數(shù)為：電 流密度25~45mA/cm 2,正、負(fù)脈沖占空比各10~40%，頻率為400~1100HZ，通電時間40~ 60s，電解液溫度15~45°C，電壓200~500V，形成的氧化膜厚度6~Ι?μπι; 54、 第二次清洗:將微弧氧化過的鎂合金物件懸掛于清洗間，采用噴淋式?jīng)_刷清洗，時 間為1~4分鐘； 55、 吹干:將第二次清洗過的鎂合金物件通過熱風(fēng)吹干； 56、 封孔:將吹干后的鎂合金物件在硅酸鈉水溶液中或在納米三氧化二鋁溶膠中封孔； 57、 烘干:將封孔后的鎂合金物件置入75-110°C熱風(fēng)烘干槽烘干12min; 58、 涂覆:將烘干后的鎂合金物件進行有機或無機涂覆處理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂鋁合金微弧氧化方法，其特征在于:所述電解質(zhì)水溶液 為pH值=6.5的中性電解液內(nèi)含95 %純水。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂鋁合金微弧氧化方法，其特征在于:所述電解槽中的電 解液配比為:娃酸鈉3~7g/L、碳酸鈉1~2g/L、氫氧化鈉7~13g/L、氟化鈉4~9g/L、六偏多 聚磷酸鈉 lg/L、甘油2~4mL/L。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂鋁合金微弧氧化方法，其特征在于:所述S6中在硅酸鈉 水溶液中封孔:硅酸鈉水溶液濃度為48g/L，于95 °C處理16分鐘，然后放置空氣中冷卻30分 鐘；所述S6中在納米三氧化二鋁溶膠中封孔：提拉成膜后，在145~210°C下加熱15~65分 鐘，然后在空氣中冷卻。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂鋁合金微弧氧化方法，其特征在于:所述S2和S4步驟中 均采用工業(yè)純凈水清洗。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂鋁合金微弧氧化方法，其特征在于:所述S8步驟，將烘 干后的鎂合金物件置入電泳槽涂裝、清洗、固化，形成微弧電泳復(fù)合膜。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂鋁合金微弧氧化方法，其特征在于:所述S8步驟，將烘 干后的鎂合金物件置入噴漆房直接噴面漆兩遍，根據(jù)涂料要求進行烘干固化。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎂鋁合金微弧氧化方法，其特征在于:所述S8步驟，將烘 干后的鎂合金物件置入含有封閉液丙烯酸樹脂中，根據(jù)封閉劑要求進行烘干固化。
【文檔編號】C25D11/04GK106086984SQ201610705799
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月23日
【發(fā)明人】劉勇
【申請人】蘇州庫浩斯信息科技有限公司