CN102653877A - 镁合金阳极氧化处理的电解液及其处理方法 - Google Patents

镁合金阳极氧化处理的电解液及其处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种镁合金阳极氧化处理的电解液，其特征在于，该电解液以水为溶剂，且pH值为10-14，主要包含的溶质为：碱金属氢氧化物、硅酸盐以及碳酸盐。本发明还提供了一种采用上述电解液对镁合金表面处理的方法，该方法的基本工艺流程为：脱脂→水洗→阳极氧化→水洗→烘烤。相较于现有技术，本发明提供的镁合金阳极氧化处理电解液不含Cr、Ni等重金属元素以及磷、氟等元素，对环境没有污染，同时该处理方法，工艺简单，能耗较小，成本较低，能够应用于工业化生产且能在镁合金表面获得耐腐蚀性能优异的阳极氧化膜。

Description

镁合金阳极氧化处理的电解液及其处理方法
【技术领域】
本发明涉及一种镁合金表面处理技术，特别涉及一种可在镁合金表面生成高耐腐蚀性阳极氧化膜的镁合金阳极氧化处理电解液及其处理方法。
【背景技术】
镁合金已经被广泛应用于电子产品领域，但由于镁合金本身的化学稳定性差，极易因氧化而腐蚀，阻碍了其进一步的应用发展。
目前镁合金的表面处理方法比较单一，主要采用化学转化膜结合喷漆涂装的方法和化学/电化学镀的方法，化学转化膜结合喷漆涂装的方法获得的保护膜层的耐盐雾性能有限，而且制备工艺复杂，对环境造成的污染较大，废水处理的成本较高；镁合金的化学或电化学镀层处理方法由于需要采用重金属离子，且由于镁的电极电位比普通金属要低，因此此方法也较复杂且此工艺需要处理大量的污水，使生产成本提高。
阳极氧化是一种常用的表面处理方法，广泛应用于铝及其合金的表面处理，且具有生产工艺简单，生产设备少，加工成本低等优点。铝及其合金的阳极氧化是在酸性条件下进行的，在其中形成的氧化膜是轻微可溶的，膜的溶解导致孔的形成，在电化学氧化过程结束后，孔需要被封闭。由于镁合金在酸性溶液中会快速溶解，所以无法获得具有良好保护功能的膜层，因此镁合金的阳极氧化需要在碱性条件下进行。
专利PCT/NZ96/00016(WO 96/28591)中公开了一种可用于镁合金阳极氧化的方法，该方法通过将镁基材料放置在一种含氨和磷酸盐化合物的电解液中进行阳极氧化。在该方法中，氨的挥发产生的环境问题以及磷酸盐的废水处理问题，会给该工艺的重复性带来困难和增加额外的费用。专利PCT/NZ01/00215(WO02/28838A2)介绍了一种利用含硼和磷酸盐的电解液对镁合金进行阳极氧化处理的方法。在该方法中，含硼和磷酸盐的废水处理不净将会对环境造成危害。
【发明内容】
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种工艺简单、能耗较小、成本较低、符合环保要求的镁合金阳极氧化处理的电解液及其对镁合金进行表面处理的方法。
为了达到上述目的，本发明提供一种镁合金阳极氧化处理的电解液，其特征在于，该电解液以水为溶剂，且pH值为10-14，主要包含的溶质为：碱金属氢氧化物、硅酸盐以及碳酸盐。
优选地，所述电解液中的碱金属氢氧化物为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或者两种，且每升该电解液中该碱金属氢氧化物的浓度为10g/L-100g/L。
优选地，所述电解液中的硅酸盐为硅酸钠和硅酸钾中的一种或者两种，且每升该电解液中该硅酸盐的浓度为5g/L-50g/L。
优选地，所述电解液中的碳酸盐为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸二氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾及碳酸二氢钾中的一种或者几种，且每升该电解液中该碳酸盐的浓度为5g/L-50g/L。
优选地，所述电解液以水为溶剂，每升溶液包括：
氢氧化钾  10～100克；
硅酸钠    5～50克；
碳酸钠    5～50克。
优选地，所述电解液以水为溶剂，每升溶液包括：
氢氧化钾  10克；
硅酸钠    50克；
碳酸钠    5克。
优选地，所述电解液以水为溶剂，每升溶液包括：
氢氧化钾  100克；
硅酸钠    15克；
碳酸钠    50克。
优选地，所述电解液以水为溶剂，每升溶液包括：
氢氧化钾  30克；
硅酸钠    50克；
碳酸钠    5克。
优选地，所述电解液以水为溶剂，每升溶液包括：
氢氧化钾  60克；
硅酸钠    5克；
碳酸钠    30克。
本发明还提供了一种采用上述电解液对镁合金表面处理的方法，其特征在于，该方法的基本工艺流程为：脱脂→水洗→阳极氧化→水洗→烘烤，该方法具体包括以下步骤：
(1)脱脂：将镁合金工件进行脱脂处理，去除其表面的油污；
(2)水洗：将脱脂处理后的该镁合金工件进行水洗，去除其表面残留的化学药剂；
(3)阳极氧化：将该镁合金工件浸渍于上述电解液中，采用不锈钢板为阴极，该镁合金工件为阳极进行阳极氧化处理；
(4)水洗：将阳极氧化处理后的该镁合金工件进行水洗，去除其表面残留的化学药剂；
(5)烘烤：将上述水洗后的镁合金工件进行烘烤，得到成品。
其中，所述步骤(3)中，阳极氧化处理的工艺条件为：恒压电源的电压为80～140V；正向频率为300～600Hz；正负频比为1；正占空比为15～25％；负占空比为10％；步长为2秒；步序为1；处理温度为20～25℃；处理时间为5分钟。
相较于现有技术，本发明提供的一种镁合金阳极氧化处理的电解液及其处理方法具有以下优点：工艺简单，前处理只需进行脱脂处理即可；阳极氧化处理所采用的电解液中不含Cr、Ni等重金属元素以及磷、氟等对环境造成危害的元素，符合环保要求；阳极氧化处理采用的电压较低且处理时间短，能耗较小，成本较低；镁合金表面所得到的阳极氧化膜的耐腐蚀性能优异。
【具体实施方式】
以下实施例中，所选用的镁合金材质均为压铸镁合金AZ91D。
实施例1
将镁合金工件经过简单的脱脂处理和水洗后进行阳极氧化处理，所采用的阳极氧化处理的电解液，以水为溶剂，每升溶液包括：
氢氧化钾  10克；
硅酸钠    50克；
碳酸钠    5克。
阳极氧化处理的工艺条件为：恒压电源的电压为80V；正占空比为15％；负占空比为10％；正向频率为500Hz；正负频比为1；步序为1；步长为2秒；处理温度为20～25℃；处理时间为5分钟。将阳极氧化处理后的镁合金工件经过水洗和烘烤后，得到成品，外观为灰白色。
实施例2
将镁合金工件经过简单的脱脂处理和水洗后进行阳极氧化处理，所采用的阳极氧化处理的电解液，以水为溶剂，每升溶液包括：
氢氧化钾  100克；
硅酸钠    15克；
碳酸钠    50克。
阳极氧化处理的工艺条件为：恒压电源的电压为140V；正占空比为15％；负占空比为10％；正向频率为500Hz；正负频比为1；步序为1；步长为2秒；处理温度为20～25℃；处理时间为5分钟。将阳极氧化处理后的镁合金工件经过水洗和烘烤后，得到成品，外观为灰白色。
实施例3
将镁合金工件经过简单的脱脂处理和水洗后进行阳极氧化处理，所采用的阳极氧化处理的电解液，以水为溶剂，每升溶液包括：
氢氧化钾  30克；
硅酸钠    50克；
碳酸钠    5克。
阳极氧化处理的工艺条件为：恒压电源的电压为110V；正占空比为18％；负占空比为10％；正向频率为500Hz；正负频比为1；步序为1；步长为2秒；处理温度为20～25℃；处理时间为5分钟。将阳极氧化处理后的镁合金工件经过水洗和烘烤后，得到成品，外观为灰白色。
实施例4
将镁合金工件经过简单的脱脂处理和水洗后进行阳极氧化处理，所采用的阳极氧化处理的电解液，以水为溶剂，每升溶液包括：
氢氧化钾  60克；
硅酸钠    5克；
碳酸钠    30克。
阳极氧化处理的工艺条件为：恒压电源的电压为110V；正占空比为24％；负占空比为10％；正向频率为500Hz；正负频比为1；步序为1；步长为2秒；处理温度为20～25℃；处理时间为5分钟。将阳极氧化处理后的镁合金工件经过水洗和烘烤后，得到成品，外观为灰白色。
实施例1～4所得到的镁合金表面阳极氧化膜的性能测试结果见表1：
表1
Figure BDA0000048785110000041
相较于现有技术，本发明提供的一种镁合金阳极氧化处理的电解液及其处理方法具有以下优点：工艺简单，前处理只需进行脱脂处理即可；阳极氧化处理所采用的电解液中不含Cr、Ni等重金属元素以及磷、氟等对环境造成危害的元素，符合环保要求；阳极氧化处理采用的电压较低且处理时间短，能耗较小，成本较低；镁合金表面所得到的阳极氧化膜的耐腐蚀性能优异，通过1000小时的中性盐雾测试，其表面无任何腐蚀。
需指出的是，本发明不限于上述实施方式，任何熟悉本专业的技术人员基于本发明技术方案对上述实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，都落入本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种镁合金阳极氧化处理的电解液，其特征在于，该电解液以水位溶剂，且pH值为10-14，主要包含的溶质为：碱金属氢氧化物、硅酸盐以及碳酸盐。
2.根据权利要求1所述的镁合金阳极氧化处理的电解液，其特征在于，该电解液中的碱金属氢氧化物为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或者两种，且每升该电解液中该碱金属氢氧化物的浓度为10g/L-100g/L。
3.根据权利要求1所述的镁合金阳极氧化处理的电解液，其特征在于，该电解液中的硅酸盐为硅酸钠和硅酸钾中的一种或者两种，且每升该电解液中该硅酸盐的浓度为5g/L-50g/L。
4.根据权利要求1所述的镁合金阳极氧化处理的电解液，其特征在于，该电解液中的碳酸盐为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸二氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾及碳酸二氢钾中的一种或者几种，且每升该电解液中该碳酸盐的浓度为5g/L-50g/L。
5.根据权利要求1至4任意一项权利要求所述的镁合金阳极氧化处理的电解液，其特征在于，该电解液以水为溶剂，每升溶液包括：
氢氧化钾  10～100克；
硅酸钠    5～50克；
碳酸钠    5～50克。
6.根据权利要求5所述的镁合金阳极氧化处理的电解液，其特征在于，该电解液以水为溶剂，每升溶液包括：
氢氧化钾  10克；
硅酸钠    50克；
碳酸钠    5克。
7.根据权利要求5所述的镁合金阳极氧化处理的电解液，其特征在于，该电解液以水为溶剂，每升溶液包括：
氢氧化钾  100克；
硅酸钠    15克；
碳酸钠    50克。
8.根据权利要求5所述的镁合金阳极氧化处理的电解液，其特征在于，该电解液以水为溶剂，每升溶液包括：
氢氧化钾  30克；
硅酸钠    50克；
碳酸钠    5克。
9.根据权利要求5所述的镁合金阳极氧化处理的电解液，其特征在于，该电解液以水为溶剂，每升溶液包括：
氢氧化钾  60克；
硅酸钠    5克；
碳酸钠    30克。
10.采用如权利要求1所述的镁合金阳极氧化处理的电解液对镁合金表面处理的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
(1)脱脂：将镁合金工件进行脱脂处理，去除其表面的油污；
(2)水洗：将脱脂处理后的该镁合金工件进行水洗，去除其表面残留的化学药剂；
(3)阳极氧化：将该镁合金工件浸渍于该电解液中，采用不锈钢板为阴极，该镁合金工件为阳极进行阳极氧化处理；
(4)水洗：将阳极氧化处理后的该镁合金工件进行水洗，去除其表面残留的化学药剂；
(5)烘烤：将上述水洗后的镁合金工件进行烘烤，得到成品。
11.根据权利要求10所述的镁合金表面处理的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，阳极氧化处理的工艺条件为：恒压电源的电压为80～140V；正向频率为300～600Hz；正负频比为1；正占空比为15～25％；负占空比为10％；步长为2秒；步序为1；处理温度为20～25℃；处理时间为5分钟。
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