CN101570875A - 镁锂合金表面生成棕色陶瓷膜的方法 - Google Patents

镁锂合金表面生成棕色陶瓷膜的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101570875A
CN101570875A CNA2009100721748A CN200910072174A CN101570875A CN 101570875 A CN101570875 A CN 101570875A CN A2009100721748 A CNA2009100721748 A CN A2009100721748A CN 200910072174 A CN200910072174 A CN 200910072174A CN 101570875 A CN101570875 A CN 101570875A
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
ceramic membrane
arc oxidation
magnesium lithium
lithium alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2009100721748A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101570875B (zh
Inventor
袁艺
马春香
卢一
景晓燕
张密林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rugao Productivity Promotion Center
Original Assignee
Harbin Engineering University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Engineering University filed Critical Harbin Engineering University
Priority to CN2009100721748A priority Critical patent/CN101570875B/zh
Publication of CN101570875A publication Critical patent/CN101570875A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101570875B publication Critical patent/CN101570875B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

本发明提供的是一种镁锂合金表面生成棕色陶瓷膜的方法。(1)将镁锂合金用SiC砂纸打磨，然后进行清洗并用冷风吹干，置入干燥器中待用；(2)以镁锂合金为阳极，不锈钢电解槽为阴极，将预处理后的镁锂合金浸在电解液中，采用直流脉冲电源输出方式对镁锂合金进行微弧氧化处理，完毕后将镁锂合金取出用蒸馏水清洗，冷风吹干。经过本发明的处理在镁锂合金上生成的防腐陶瓷膜主要由MgO、MgSiO3、Mg2SiO4、MoO3和MgMoO4组成，厚度为10－70μm。本发明具有效率高、成本低、对环境污染小等优点。能在硅酸盐－钼酸盐复合电解液体系中获得镁锂合金表面耐蚀性良好的微弧氧化棕色陶瓷膜。

Description

镁锂合金表面生成棕色陶瓷膜的方法
(一)技术领域
本发明涉及的是一种金属材料的表面处理方法，特别是一种镁锂合金表面处理方法。
(二)背景技术
镁锂合金作为最轻的金属结构材料，具有高比强度、高比刚度、高弹性模量和抗高能粒子穿透能力强等优异性能，在航空、航天、汽车、电子以及军事等领域具有广阔的应用前景。镁锂合金的广泛应用可以满足航空、航天、汽车和电子工业对轻质材料的迫切需求，提高能源的利用率，降低环境污染，为国家的可持续发展提供有力的保障。然而，由于合金元素锂的化学性质极为活泼，导致镁锂合金具有更差的耐蚀性，从而严重限制了镁锂合金的广泛应用。
微弧氧化是在阳极氧化的基础上，通过高压微等离子体放电在Al、Mg和Ti等阀金属表面原位生长陶瓷氧化膜的方法。所生成的高性能陶瓷膜在很大程度上提高了合金基体的耐磨性、耐冲击性、耐蚀性。微弧氧化所独具的工序简单、效率高、对环境无污染等特点使其成为最具发展潜力的表面处理技术。目前镁锂合金表面的处理方法主要包括化学镀镍、阳极氧化、化学转化膜、激光粒子注入等。国内外的微弧氧化技术主要应用于Al、Mg、Ti合金及镁基复合材料，对镁锂合金的微弧氧化技术鲜有报道。相关的公开报道可参考公开号为CN101245485，CN101319342的两份中国专利文件。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种高效、低成本、对环境污染小，能够的镁锂合金表面生成棕色陶瓷膜的方法。
本发明的目的是这样实现的
(1)预处理
将镁锂合金用SiC砂纸打磨，然后进行清洗并用冷风吹干，置入干燥器中待用；
(2)微弧氧化
以镁锂合金为阳极，不锈钢电解槽为阴极，将预处理后的镁锂合金浸在电解液中，采用直流脉冲电源输出方式对镁锂合金进行微弧氧化处理，完毕后将镁锂合金取出用蒸馏水清洗，冷风吹干。
所述的电解液是由硅酸盐5-50g/L、钼酸盐0.2-2g/L、氢氧化钠1-10g/L、三乙醇胺10-50mL/L和蒸馏水组成的。
所述的用SiC砂纸打磨是依次用220#、1000#、2000#的SiC砂纸将镁锂合金表面打磨光泽至表面划痕方向一致。
微弧氧化过程中控制电解液的温度小于50℃。
所述的预处理过程中的清洗为依次采用丙酮和无水乙醇的清洗。
所述的微弧氧化处理是采用恒流的操作模式，各电源参数为频率2000Hz、占空比15％、电流密度3-10A/dm2、氧化时间2-60min。
经过本发明的处理在镁锂合金上生成的防腐陶瓷膜主要由MgO、MgSiO3、Mg2SiO4、MoO3和MgMoO4组成，厚度为10-70μm。
本发明具有效率高、成本低、对环境污染小等优点。能在硅酸盐-钼酸盐复合电解液体系中获得镁锂合金表面耐蚀性良好的微弧氧化棕色陶瓷膜。
(四)附图说明
图1是微弧氧化过程的电压-时间曲线，其中(a)是在硅酸盐电解液体系中，(b)是在硅酸盐-钼酸盐(b)电解液体系中；
图2(a)是在硅酸盐(a)电解液体系中微弧氧化后覆膜合金表面的扫描电镜照片，图2(b)是在硅酸盐-钼酸盐电解液体系中微弧氧化后覆膜合金表面的扫描电镜照片；
图3是微弧氧化后覆膜合金的XRD谱图，其中(a)是镁锂合金基体、(b)是在硅酸盐电解液体系中、(c)是在硅酸盐-钼酸盐复合电解液体系中；
图4是微弧氧化后覆膜合金的动电位极化曲线，其中(a)是镁锂合金基体、(b)是在硅酸盐电解液体系中、(c)是在硅酸盐-钼酸盐复合电解液体系中；
图5是动电位极化曲线拟合得到的电化学参数表1。
(五)具体实施方式
下面举例对本发明做更详细地描述：
将超轻镁锂合金线切割得到的圆柱体(φ15mm×16mm)依次用220#、1000#、2000#的SiC砂纸将试样表面打磨光泽至表面划痕方向一致，然后在丙酮中超声处理，经蒸馏水和乙醇冲洗后用冷风吹干，置入干燥器中，镁锂合金进行前处理的主要目的是去除镁锂合金表面的氧化物和油脂。
将经过前处理的镁锂合金置于微弧氧化系统的电解液中；电解液组成为：硅酸盐5-50g/L、钼酸盐0.2-2g/L、氢氧化钠1-10g/L、三乙醇胺10-50mL/L、蒸馏水1-3L；镁锂合金样品作为阳极，挂件与镁锂合金之间用螺纹连接，不锈钢槽作为阴极，并用导线连接好，样品完全浸入微弧氧化电解液，采用直流脉冲电源输出方式对合金进行微弧氧化处理；电源采用恒流微弧氧化模式，电压50-600V，脉冲频率2000Hz，占空比15％，电流密度3-10A/dm2，氧化时间2-60min，经微弧氧化后，将覆膜镁锂合金取出并冷风吹干。
将经过前处理的锂含量为5％的镁锂合金置于微弧氧化系统的电解液中；电解液组成为：硅酸盐10g/L、钼酸盐0.5g/L、氢氧化钠2g/L、三乙醇胺20mL/L、蒸馏水12L；镁锂合金样品作为阳极，挂件与镁锂合金之间用螺纹连接，不锈钢槽作为阴极，并用导线连接好，样品完全浸入微弧氧化电解液，采用直流脉冲电源输出方式对合金进行微弧氧化处理；电源采用恒流微弧氧化模式，电压100V，脉冲频率2000Hz，占空比15％，电流密度5A/dm2，氧化时间10min，经微弧氧化后，将覆膜镁锂合金取出并冷风吹干。
将经过前处理的锂含量为5％的镁锂合金置于微弧氧化系统的电解液中；电解液组成为：硅酸盐25g/L、钼酸盐1g/L、氢氧化钠5g/L、三乙醇胺25mL/L、蒸馏水2L；镁锂合金样品作为阳极，挂件与镁锂合金之间用螺纹连接，不锈钢槽作为阴极，并用导线连接好，样品完全浸入微弧氧化电解液，采用直流脉冲电源输出方式对合金进行微弧氧化处理；电源采用恒流微弧氧化模式，电压300V，脉冲频率2000Hz，占空比15％，电流密度6A/dm2，氧化时间30min，经微弧氧化后，将覆膜镁锂合金取出并冷风吹干。
下面以锂含量为5％的镁锂合金在硅酸盐-钼酸盐电解液中的微弧氧化作为实施例进行结果分析，分析结果如下：
1.电压-时间曲线
由图1给出的电压-时间曲线分析可知：镁锂合金在硅酸盐电解液和硅酸盐-钼酸盐电解液体系中的微弧氧化过程大致可分为四个阶段。起初的30s内，电压呈线性增长，在该阶段，镁锂合金基体首先发生溶解，金属光泽逐渐消失，同时在合金与电解液界面间形成很薄的介电阻挡层，当电压达到击穿电压后，微弧氧化进入第二阶段(30s-240s)，样品表面出现大量快速移动的白色细小火花，随着电压的增加，火花数目不断增加，在此阶段内电压增长速率较快；随后微弧氧化过程进入第三阶段(240s-420s)，此时电压的增长速率相比第二阶段有所降低，火花尺寸增大，数量有所减少，颜色由白色变为橘黄色，放电现象十分强烈，并伴有较强的爆鸣声。历时7分钟后进入第四阶段(450s-600s)，此时样品表面出现更大的橘红色火花，电压随时间的变化趋于平稳，进入相对稳定阶段。
2.SEM分析
图2为在镁锂合金在硅酸盐和硅酸盐-钼酸盐复合电解液中微弧氧化后得到的覆膜合金的扫描电镜照片。由图可知：硅酸盐中制备的微弧氧化膜层表面分布有大量的放电孔洞和微裂纹，微孔呈熔融态结合在一起。微孔的直径在1-10μm之间。与在硅酸盐电解液中得到的白色陶瓷膜层相比，硅酸盐-钼酸盐复合电解液中得到的棕色陶瓷膜的微观形貌发生了显著的变化，膜层表面的微观结构呈蠕虫状结构，表面放电孔洞的孔径明显减小，微裂纹几乎消失，膜层的致密性得到了显著的提高。
3.XRD分析
图3是镁锂合金基体(a)、硅酸盐(b)及硅酸盐-钼酸盐(c)复合电解液中微弧氧化后所得到的覆膜合金的XRD谱图。显然，镁锂合金基体由基体Mg和MgZn2金属间化合物组成。考虑到微弧氧化处理后得到的多孔氧化膜层较薄，X射线能够穿透膜层使得氧化膜层的XRD谱图中均出现了镁锂合金基体的衍射峰。对比JPCDS标准卡片，硅酸盐电解液体系中制备的微弧氧化膜(图4b)的相组成包括Mg2SiO4和MgO。在硅酸盐-钼酸盐复合电解液体系中制备的氧化膜(图4c)中除Mg2SiO4和MgO外还出现了MoO3和MgMoO4两个新相的衍射峰。
4.电化学性能分析
利用动电位极化考察了镁锂合金基体和硅酸盐及硅酸盐-钼酸盐复合电解液体系中微弧氧化后得到的覆膜合金在3.5wt.％NaCl水溶液中的耐蚀性能。图4和图5的表1分别给出了相应的极化曲线及曲线拟合所得到的电参数，与镁锂合金基体相比，在硅酸盐电解液体系中制备的微弧氧化膜的腐蚀电位正移了245mV，腐蚀电流密度(icorr)降低了3个数量级，极化电阻(Rp)增大了3个数量级，腐蚀电位愈正，腐蚀电流愈小，极化电阻愈大，膜层的耐腐蚀性能愈好。与硅酸盐电解液体系中制备的微弧氧化膜相比，在硅酸盐-钼酸盐复合电解液中制备的陶瓷膜层的耐蚀性能有了显著的提高，氧化膜的腐蚀电位正移了185mV，极化电阻增加了约两倍，腐蚀电流密度略有降低。耐蚀性能的提高应归因于镁锂合金表面热力学稳定性更好的MoO3和MgMoO4的生成以及膜层致密性的提高。

Claims (6)

1、一种镁锂合金表面生成棕色陶瓷膜的方法，其特征是：
(1)预处理
将镁锂合金用SiC砂纸打磨，然后进行清洗并用冷风吹干，置入干燥器中待用；
(2)微弧氧化
以镁锂合金为阳极，不锈钢电解槽为阴极，将预处理后的镁锂合金浸在电解液中，采用直流脉冲电源输出方式对镁锂合金进行微弧氧化处理，完毕后将镁锂合金取出用蒸馏水清洗，冷风吹干。
2、根据权利要求1所述的镁锂合金表面生成棕色陶瓷膜的方法，其特征是：所述的电解液是由硅酸盐5-50g/L、钼酸盐0.2-2g/L、氢氧化钠1-10g/L、三乙醇胺10-50mL/L和蒸馏水组成的。
3、根据权利要求2所述的镁锂合金表面生成棕色陶瓷膜的方法，其特征是：所述的用SiC砂纸打磨是依次用220#、1000#、2000#的SiC砂纸将镁锂合金表面打磨光泽至表面划痕方向一致。
4、根据权利要求3所述的镁锂合金表面生成棕色陶瓷膜的方法，其特征是：微弧氧化过程中控制电解液的温度小于50℃。
5、根据权利要求4所述的镁锂合金表面生成棕色陶瓷膜的方法，其特征是：所述的预处理过程中的清洗为依次采用丙酮和无水乙醇的清洗。
6、根据权利要求5所述的镁锂合金表面生成棕色陶瓷膜的方法，其特征是：所述的微弧氧化处理是采用恒流的操作模式，各电源参数为频率2000Hz、占空比15％、电流密度3-10A/dm2、氧化时间2-60min。
CN2009100721748A 2009-06-03 2009-06-03 镁锂合金表面生成棕色陶瓷膜的方法 Expired - Fee Related CN101570875B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100721748A CN101570875B (zh) 2009-06-03 2009-06-03 镁锂合金表面生成棕色陶瓷膜的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2009100721748A CN101570875B (zh) 2009-06-03 2009-06-03 镁锂合金表面生成棕色陶瓷膜的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101570875A true CN101570875A (zh) 2009-11-04
CN101570875B CN101570875B (zh) 2011-03-16

Family

ID=41230353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009100721748A Expired - Fee Related CN101570875B (zh) 2009-06-03 2009-06-03 镁锂合金表面生成棕色陶瓷膜的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101570875B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2450082C2 (ru) * 2010-07-07 2012-05-10 Учреждение Российской Академии Наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимического Синтеза Им. А.В. Топчиева Ран (Инхс Ран) Металлокерамический композит и способ его получения
CN105483797A (zh) * 2014-09-19 2016-04-13 上海航天设备制造总厂 镁锂合金防腐微弧氧化处理方法
RU2607875C2 (ru) * 2015-03-31 2017-01-20 Закрытое акционерное общество "МАНЭЛ" Способ нанесения керамического черного покрытия на вентильные металлы методом микродугового оксидирования и покрытие, полученное этим способом
CN108221027A (zh) * 2018-03-29 2018-06-29 山西银光华盛镁业股份有限公司 一种镁合金真黑色阳极氧化方法
RU2660746C2 (ru) * 2015-09-14 2018-07-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ) Защитное оксидное покрытие магниевых сплавов

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2450082C2 (ru) * 2010-07-07 2012-05-10 Учреждение Российской Академии Наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт Нефтехимического Синтеза Им. А.В. Топчиева Ран (Инхс Ран) Металлокерамический композит и способ его получения
CN105483797A (zh) * 2014-09-19 2016-04-13 上海航天设备制造总厂 镁锂合金防腐微弧氧化处理方法
RU2607875C2 (ru) * 2015-03-31 2017-01-20 Закрытое акционерное общество "МАНЭЛ" Способ нанесения керамического черного покрытия на вентильные металлы методом микродугового оксидирования и покрытие, полученное этим способом
RU2660746C2 (ru) * 2015-09-14 2018-07-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ) Защитное оксидное покрытие магниевых сплавов
CN108221027A (zh) * 2018-03-29 2018-06-29 山西银光华盛镁业股份有限公司 一种镁合金真黑色阳极氧化方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101570875B (zh) 2011-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104164690B (zh) 阴极等离子电解大面积沉积涂层和表面改性的方法
CN101570875B (zh) 镁锂合金表面生成棕色陶瓷膜的方法
CN100537851C (zh) 镁、铝合金在铝酸盐体系中微弧氧化表面处理电解液
CN102230204A (zh) 一种超声波和微弧氧化组合制备铝氧化膜的方法
CN103205789B (zh) 镁锂合金表面微弧氧化自组装超疏复合涂层的方法
CN102797024B (zh) 一种铝合金微弧氧化着蓝色膜层的方法
CN101245485A (zh) 一种镁锂合金表面处理方法
CN108560037B (zh) 一种含硼低碳钢氧化膜层及其制备方法
CN102732934B (zh) 一种用硅溶胶封闭铝合金阳极氧化膜孔的方法
CN101348932B (zh) Mg-Li合金的等离子体电解氧化方法
CN105063721B (zh) 镁合金阳极氧化电解液及该电解液制备阳极氧化膜的方法
CN106884191B (zh) 一种用于微弧氧化的电解液、微弧氧化方法及应用
CN103074660A (zh) 铝及铝合金表面ZrO2/Al2O3复合膜的制备方法
CN101880904A (zh) 一种铸铝合金微弧氧化前处理的方法
CN108950651B (zh) 一种镁合金表面微弧电泳含ha生物复合膜层的制备方法
CN104532320A (zh) 一种铝、钛合金微弧陶瓷膜的制备方法
CN105803457A (zh) 一种镁合金表面微弧氧化-化学镀铜复合涂层的制备方法
CN103572348A (zh) 一种铝型材表面微弧氧化处理的方法
CN101914743A (zh) 一种镁合金表面处理方法
CN103938254A (zh) 一种镁合金表面抗连接腐蚀微弧氧化层的制备方法
CN105316741B (zh) 一种采用阶梯电流对铝合金进行表面微弧氧化处理的方法
CN105543929A (zh) 新型微弧氧化电解液复合纳米添加剂及其应用
Su et al. Effects of working frequency on the structure and corrosion resistance of plasma electrolytic oxidation coatings formed on a ZK60 Mg alloy
CN101195926B (zh) 铝合金表面获得TiAl/Al2O3复合材料陶瓷膜层的方法
CN101319342B (zh) 硅溶胶改性Mg-Li合金表面等离子体氧化的处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: RUGAO PRODUCTIVITY PROMOTION CENTER

Free format text: FORMER OWNER: HARBIN ENGINEERING UNIV.

Effective date: 20130820

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 150001 HARBIN, HEILONGJIANG PROVINCE TO: 226503 NANTONG, JIANGSU PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20130820

Address after: 226503 Deng yuan community, Rugao Economic Development Zone, Jiangsu 15

Patentee after: Rugao Productivity Promotion Center

Address before: 150001 Heilongjiang, Nangang District, Nantong street, building No. 145, Harbin Engineering University, Intellectual Property Office

Patentee before: Harbin Engineering Univ.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110316

Termination date: 20180603

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee