CN103510140B - 镁或镁合金表面微弧氧化制备长余辉发光陶瓷膜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镁或镁合金表面微弧氧化制备长余辉发光陶瓷膜的方法，该方法为：一、以水为溶剂配制电解液，然后将电解液置于电解槽中；二、将待处理的镁或镁合金置于电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极电解，在镁或镁合金表面生长一层均匀的长余辉发光陶瓷膜。本发明通过在微弧氧化电解液中添加纳米铝酸锶荧光粉，在镁或镁合金表面制备长余辉发光陶瓷膜，纳米铝酸锶荧光粉可以在微弧氧化处理时的微等离子体弧光放电过程中，通过镁或镁合金微弧氧化陶瓷膜的表面微米级的孔浸入陶瓷膜，并在高能反应的瞬间与陶瓷膜烧结成一体，封闭微孔。另外，纳米铝酸锶荧光粉除了使陶瓷膜具有长余辉发光特性外，还对多孔的陶瓷膜起到封闭、抗蚀的作用。

Description

镁或镁合金表面微弧氧化制备长余辉发光陶瓷膜的方法

技术领域

本发明属于微弧氧化处理技术领域，具体涉及一种镁或镁合金表面微弧氧化制备长余辉发光陶瓷膜的方法。

背景技术

镁合金是应用在现代工业合金中比重最轻的一种合金，它具有较高的强度重量比和良好的防震性能，主要应用在导弹导引系统，起落轮毂，发动机机壳等零部件。近年来镁及其合金成为轻质结构材料重要的代替产品。镁合金还应用在高强度、高减振性、电磁屏蔽性和要求良好的力学性能的汽车及电子工业领域。由于镁的这些优良特性，国际上对镁的消耗日益增加，世界各国对镁及其合金的开发研究也在积极进行。我国的镁蕴藏丰富，近年来，我国开始研究开发镁产品的成型及表面处理工艺。

发光材料在交通，工业以及人们日常生活中用途广泛。其用于各种标牌，交通路面划线，高速公路，仪表表盘，电源开关，门窗把手，夜用物品上；也可作应急照明之用，如电厂、车站、码头、船只、人防设施等；还可用于装饰、装修、工艺美术品，广告上，具有很好的市场前景。

微弧氧化工艺是近年来发展起来的一种有色金属（如铝、镁、钛等）表面处理工艺，尤其是从二十世纪九十年代开始，该工艺已成为国内学术界的研究热点，并且逐渐得到产业界的认可。尤其是镁合金表面微弧氧化处理，由于微弧氧化陶瓷层的较高硬度、抗擦伤及抗腐蚀能力，使该技术广泛地应用于镁合金产品的表面处理。特别是陶瓷层表面均匀分布着大量盲性微孔的特性，能够增加镁合金产品的后续装饰涂层与陶瓷层的结合强度。

目前，随着镁合金应用范围的不断推广，对镁合金微弧氧化陶瓷膜的要求也不断提高，镁合金微弧氧化产品应用于日常生活，道路交通，装饰美化等方面的要求也日益提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种镁或镁合金表面微弧氧化制备长余辉发光陶瓷膜的方法。该方法通过在微弧氧化电解液中添加纳米铝酸锶荧光粉，在镁或镁合金表面制备长余辉发光陶瓷膜，纳米铝酸锶荧光粉可以在微弧氧化处理时的微等离子体弧光放电过程中，通过镁或镁合金微弧氧化陶瓷膜的表面微米级的孔浸入陶瓷膜，并在高能反应的瞬间与陶瓷膜烧结成一体，封闭微孔。另外，纳米铝酸锶荧光粉除了使陶瓷膜具有长余辉发光特性外，还对多孔的陶瓷膜起到封闭、抗蚀的作用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种镁或镁合金表面微弧氧化制备长余辉发光陶瓷膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、以水为溶剂配制电解液，每升电解液中含磷酸氢二铵25g～35g，氟化氢铵5g～20g，硼砂10g～30g，纳米铝酸锶荧光粉30g～40g，然后将电解液置于电解槽中；

步骤二、将待处理的镁或镁合金置于步骤一所述电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，控制电解液的温度为5℃～10℃，采用脉冲式微弧氧化电源，调节脉冲频率为300Hz～1000Hz，占空比为5%～45%，在电压为250V～450V的条件下电解20min～60min，在镁或镁合金表面生长一层均匀的长余辉发光陶瓷膜。

上述的镁或镁合金表面微弧氧化制备长余辉发光陶瓷膜的方法，步骤一中每升电解液中含磷酸氢二铵25g～35g，氟化氢铵8g～15g，硼砂15g～25g，纳米铝酸锶荧光粉30g～40g。

上述的镁或镁合金表面微弧氧化制备长余辉发光陶瓷膜的方法，步骤二中所述脉冲频率为400Hz～600Hz。

上述的镁或镁合金表面微弧氧化制备长余辉发光陶瓷膜的方法，步骤二中所述占空比为10%～20%。

上述的镁或镁合金表面微弧氧化制备长余辉发光陶瓷膜的方法，步骤二中所述电压为300V～400V。

上述的镁或镁合金表面微弧氧化制备长余辉发光陶瓷膜的方法，步骤二中所述电解过程中对电解液进行超声波处理使得纳米铝酸锶荧光粉均匀悬浮于电解液中。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明通过在微弧氧化电解液中添加纳米铝酸锶荧光粉，在镁或镁合金表面制备长余辉发光陶瓷膜，制备的陶瓷膜具有极强的吸光、蓄光、发光能力。通过吸收各种可见光后，在暗处可持续12h以上散发余光。其发光强度和持续时间是硫化锌荧光材料的数十倍，而且材料本身无毒无害，不含任何放射性元素，稳定性和耐久性优良，吸光和发光过程可重复，低度照明和指（显）示作用良好，应用范围广。

2、本发明电解过程中采用超声波辅助，对添加纳米铝酸锶荧光粉的电解液进行处理，使纳米荧光粉均匀悬浮于溶液中，有利于纳米荧光粉均匀地进入镁合金表面陶瓷膜，进而制备出理想的发光陶瓷膜。

3、采用本发明的方法制备的镁或镁合金表面长余辉发光陶瓷膜微孔数量大量减少，许多微孔被纳米铝酸锶荧光粉填充封闭，说明纳米铝酸锶荧光粉可以在微弧氧化处理时的微等离子体弧光放电过程中，通过镁合金微弧氧化陶瓷膜的表面微米级的孔浸入陶瓷膜，并在高能反应的瞬间与陶瓷膜烧结成一体，封闭微孔；另外，纳米铝酸锶荧光粉除了使陶瓷膜具有长余辉发光特性外，还对多孔的陶瓷膜起到封闭、抗蚀的作用。

4、本发明的方法简单高效，电解液成分绿色环保。

5、本发明的方法对镁或镁合金的材质、形状、尺寸等无特殊要求，因此该工艺具有良好的通用性。

下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的长余辉发光陶瓷膜表面的SEM照片。

图2为镁合金微弧氧化陶瓷膜表面的SEM照片。

具体实施方式

实施例1

步骤一、以水为溶剂配制电解液，每升电解液中含磷酸氢二铵30g，氟化氢铵8g，硼砂20g，纳米铝酸锶荧光粉35g，然后将电解液置于电解槽中；

步骤二、将待处理的镁合金置于步骤一所述电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，控制电解液的温度为5℃，采用脉冲式微弧氧化电源，调节脉冲频率为500Hz，占空比为10%，在电压为350V的条件下恒压电解30min，即在镁合金表面生长一层均匀的长余辉发光陶瓷膜；所述电解过程中对电解液进行超声波处理（可采用带有超声波发生器的电解槽或将电解槽置于装有超声波振动器的容器内）使得纳米铝酸锶荧光粉均匀悬浮于电解液中。

对比例

按照实施例1的方法，采用不含纳米铝酸锶荧光粉的电解液进行微弧氧化电解，在镁合金表面生长一层均匀的陶瓷膜。

图1为实施例1制备的长余辉发光陶瓷膜表面的SEM照片，从图中可以看到陶瓷膜的微孔数量少，许多微孔已被纳米铝酸锶荧光粉填充封闭；图2为对比例制备的镁合金微弧氧化陶瓷膜表面的SEM照片，从图中可以看到陶瓷膜表面存在大量10微米左右的微孔。由此可见，纳米铝酸锶荧光粉可以在微弧氧化处理时的微等离子体弧光放电过程中，通过镁合金微弧氧化陶瓷膜的表面微米级的孔浸入陶瓷膜，并在高能反应的瞬间与陶瓷膜烧结成一体，封闭微孔。纳米铝酸锶荧光粉除了使陶瓷膜具有长余辉发光特性外，还对多孔的陶瓷膜起到封闭、抗蚀的作用。

实施例2

步骤一、以水为溶剂配制电解液，每升电解液中含磷酸氢二铵30g，氟化氢铵8g，硼砂20g，纳米铝酸锶荧光粉35g，然后将电解液置于电解槽中；

步骤二、将待处理的镁合金置于步骤一所述电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，控制电解液的温度为5℃，采用脉冲式微弧氧化电源，调节脉冲频率为400Hz，占空比为15%，在电压为350V的条件下恒压电解30min，即在镁合金表面生长一层均匀的长余辉发光陶瓷膜；所述电解过程中对电解液进行超声波处理（可采用带有超声波发生器的电解槽或将电解槽置于装有超声波振动器的容器内）使得纳米铝酸锶荧光粉均匀悬浮于电解液中。

本实施例通过在微弧氧化电解液中添加纳米铝酸锶荧光粉，在镁合金表面制备长余辉发光陶瓷膜，纳米铝酸锶荧光粉可以在微弧氧化处理时的微等离子体弧光放电过程中，通过镁合金微弧氧化陶瓷膜的表面微米级的孔浸入陶瓷膜，并在高能反应的瞬间与陶瓷膜烧结成一体，封闭微孔。另外，纳米铝酸锶荧光粉还对多孔的陶瓷膜起到封闭、抗蚀的作用。

实施例3

步骤一、以水为溶剂配制电解液，每升电解液中含磷酸氢二铵25g，氟化氢铵15g，硼砂20g，纳米铝酸锶荧光粉35g，然后将电解液置于电解槽中；

步骤二、将待处理的镁置于步骤一所述电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，控制电解液的温度为8℃，采用脉冲式微弧氧化电源，调节脉冲频率为400Hz，占空比为20%，在电压为350V的条件下电解30min，即在镁表面生长一层均匀的长余辉发光陶瓷膜；所述电解过程中对电解液进行超声波处理（可采用带有超声波发生器的电解槽或将电解槽置于装有超声波振动器的容器内）使得纳米铝酸锶荧光粉均匀悬浮于电解液中。

本实施例通过在微弧氧化电解液中添加纳米铝酸锶荧光粉，在镁表面制备长余辉发光陶瓷膜，纳米铝酸锶荧光粉可以在微弧氧化处理时的微等离子体弧光放电过程中，通过镁微弧氧化陶瓷膜的表面微米级的孔浸入陶瓷膜，并在高能反应的瞬间与陶瓷膜烧结成一体，封闭微孔。另外，纳米铝酸锶荧光粉还对多孔的陶瓷膜起到封闭、抗蚀的作用。

实施例4

步骤一、以水为溶剂配制电解液，每升电解液中含磷酸氢二铵35g，氟化氢铵20g，硼砂25g，纳米铝酸锶荧光粉40g，然后将电解液置于电解槽中；

步骤二、将待处理的镁合金置于步骤一所述电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，控制电解液的温度为10℃，采用脉冲式微弧氧化电源，调节脉冲频率为500Hz，占空比为15%，在电压为400V的条件下电解30min，即在镁合金表面生长一层均匀的长余辉发光陶瓷膜；所述电解过程中对电解液进行超声波处理（可采用带有超声波发生器的电解槽或将电解槽置于装有超声波振动器的容器内）使得纳米铝酸锶荧光粉均匀悬浮于电解液中。

本实施例通过在微弧氧化电解液中添加纳米铝酸锶荧光粉，在镁合金表面制备长余辉发光陶瓷膜，纳米铝酸锶荧光粉可以在微弧氧化处理时的微等离子体弧光放电过程中，通过镁合金微弧氧化陶瓷膜的表面微米级的孔浸入陶瓷膜，并在高能反应的瞬间与陶瓷膜烧结成一体，封闭微孔。另外，纳米铝酸锶荧光粉还对多孔的陶瓷膜起到封闭、抗蚀的作用。

实施例5

步骤一、以水为溶剂配制电解液，每升电解液中含磷酸氢二铵25g，氟化氢铵5g，硼砂30g，纳米铝酸锶荧光粉30g，然后将电解液置于电解槽中；

步骤二、将待处理的镁置于步骤一所述电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，控制电解液的温度为10℃，采用脉冲式微弧氧化电源，调节脉冲频率为300Hz，占空比为45%，在电压为250V的条件下电解60min，即在镁表面生长一层均匀的长余辉发光陶瓷膜；所述电解过程中对电解液进行超声波处理（可采用带有超声波发生器的电解槽或将电解槽置于装有超声波振动器的容器内）使得纳米铝酸锶荧光粉均匀悬浮于电解液中。

本实施例通过在微弧氧化电解液中添加纳米铝酸锶荧光粉，在镁表面制备长余辉发光陶瓷膜，纳米铝酸锶荧光粉可以在微弧氧化处理时的微等离子体弧光放电过程中，通过镁微弧氧化陶瓷膜的表面微米级的孔浸入陶瓷膜，并在高能反应的瞬间与陶瓷膜烧结成一体，封闭微孔。另外，纳米铝酸锶荧光粉还对多孔的陶瓷膜起到封闭、抗蚀的作用。

实施例6

步骤一、以水为溶剂配制电解液，每升电解液中含磷酸氢二铵30g，氟化氢铵15g，硼砂10g，纳米铝酸锶荧光粉30g，然后将电解液置于电解槽中；

步骤二、将待处理的镁合金置于步骤一所述电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，控制电解液的温度为7℃，采用脉冲式微弧氧化电源，调节脉冲频率为1000Hz，占空比为5%，在电压为450V的条件下电解20min，即在镁合金表面生长一层均匀的长余辉发光陶瓷膜；所述电解过程中对电解液进行超声波处理（可采用带有超声波发生器的电解槽或将电解槽置于装有超声波振动器的容器内）使得纳米铝酸锶荧光粉均匀悬浮于电解液中。

本实施例通过在微弧氧化电解液中添加纳米铝酸锶荧光粉，在镁合金表面制备长余辉发光陶瓷膜，纳米铝酸锶荧光粉可以在微弧氧化处理时的微等离子体弧光放电过程中，通过镁合金微弧氧化陶瓷膜的表面微米级的孔浸入陶瓷膜，并在高能反应的瞬间与陶瓷膜烧结成一体，封闭微孔。另外，纳米铝酸锶荧光粉还对多孔的陶瓷膜起到封闭、抗蚀的作用。

实施例7

步骤一、以水为溶剂配制电解液，每升电解液中含磷酸氢二铵25g，氟化氢铵15g，硼砂25g，纳米铝酸锶荧光粉30g，然后将电解液置于电解槽中；

步骤二、将待处理的镁合金置于步骤一所述电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，控制电解液的温度为8℃，采用脉冲式微弧氧化电源，调节脉冲频率为600Hz，占空比为10%，在电压为300V的条件下电解40min，即在镁合金表面生长一层均匀的长余辉发光陶瓷膜；所述电解过程中对电解液进行超声波处理（可采用带有超声波发生器的电解槽或将电解槽置于装有超声波振动器的容器内）使得纳米铝酸锶荧光粉均匀悬浮于电解液中。

本实施例通过在微弧氧化电解液中添加纳米铝酸锶荧光粉，在镁合金表面制备长余辉发光陶瓷膜，纳米铝酸锶荧光粉可以在微弧氧化处理时的微等离子体弧光放电过程中，通过镁合金微弧氧化陶瓷膜的表面微米级的孔浸入陶瓷膜，并在高能反应的瞬间与陶瓷膜烧结成一体，封闭微孔。另外，纳米铝酸锶荧光粉还对多孔的陶瓷膜起到封闭、抗蚀的作用。

实施例8

步骤一、以水为溶剂配制电解液，每升电解液中含磷酸氢二铵35g，氟化氢铵8g，硼砂15g，纳米铝酸锶荧光粉40g，然后将电解液置于电解槽中；

步骤二、将待处理的镁置于步骤一所述电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，控制电解液的温度为10℃，采用脉冲式微弧氧化电源，调节脉冲频率为600Hz，占空比为20%，在电压为350V的条件下电解30min，即在镁表面生长一层均匀的长余辉发光陶瓷膜；所述电解过程中对电解液进行超声波处理（可采用带有超声波发生器的电解槽或将电解槽置于装有超声波振动器的容器内）使得纳米铝酸锶荧光粉均匀悬浮于电解液中。

本实施例通过在微弧氧化电解液中添加纳米铝酸锶荧光粉，在镁表面制备长余辉发光陶瓷膜，纳米铝酸锶荧光粉可以在微弧氧化处理时的微等离子体弧光放电过程中，通过镁微弧氧化陶瓷膜的表面微米级的孔浸入陶瓷膜，并在高能反应的瞬间与陶瓷膜烧结成一体，封闭微孔。另外，纳米铝酸锶荧光粉还对多孔的陶瓷膜起到封闭、抗蚀的作用。

实施例9

步骤一、以水为溶剂配制电解液，每升电解液中含磷酸氢二铵30g，氟化氢铵10g，硼砂20g，纳米铝酸锶荧光粉35g，然后将电解液置于电解槽中；

步骤二、将待处理的镁合金置于步骤一所述电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，控制电解液的温度为8℃，采用脉冲式微弧氧化电源，调节脉冲频率为500Hz，占空比为15%，在电压为350V的条件下电解30min，在镁或镁合金表面生长一层均匀的长余辉发光陶瓷膜；所述电解过程中对电解液进行超声波处理（可采用带有超声波发生器的电解槽或将电解槽置于装有超声波振动器的容器内）使得纳米铝酸锶荧光粉均匀悬浮于电解液中。

本实施例通过在微弧氧化电解液中添加纳米铝酸锶荧光粉，在镁合金表面制备长余辉发光陶瓷膜，纳米铝酸锶荧光粉可以在微弧氧化处理时的微等离子体弧光放电过程中，通过镁合金微弧氧化陶瓷膜的表面微米级的孔浸入陶瓷膜，并在高能反应的瞬间与陶瓷膜烧结成一体，封闭微孔。另外，纳米铝酸锶荧光粉还对多孔的陶瓷膜起到封闭、抗蚀的作用。

实施例10

步骤一、以水为溶剂配制电解液，每升电解液中含磷酸氢二铵30g，氟化氢铵12g，硼砂18g，纳米铝酸锶荧光粉35g，然后将电解液置于电解槽中；

步骤二、将待处理的镁合金置于步骤一所述电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，控制电解液的温度为5℃，采用脉冲式微弧氧化电源，调节脉冲频率为500Hz，占空比为10%，在电压为400V的条件下电解20min，在镁或镁合金表面生长一层均匀的长余辉发光陶瓷膜；所述电解过程中对电解液进行超声波处理（可采用带有超声波发生器的电解槽或将电解槽置于装有超声波振动器的容器内）使得纳米铝酸锶荧光粉均匀悬浮于电解液中。

本实施例通过在微弧氧化电解液中添加纳米铝酸锶荧光粉，在镁合金表面制备长余辉发光陶瓷膜，纳米铝酸锶荧光粉可以在微弧氧化处理时的微等离子体弧光放电过程中，通过镁合金微弧氧化陶瓷膜的表面微米级的孔浸入陶瓷膜，并在高能反应的瞬间与陶瓷膜烧结成一体，封闭微孔。另外，纳米铝酸锶荧光粉还对多孔的陶瓷膜起到封闭、抗蚀的作用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种镁或镁合金表面微弧氧化制备长余辉发光陶瓷膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、以水为溶剂配制电解液，每升电解液中含磷酸氢二铵25g～35g，氟化氢铵8g～15g，硼砂15g～25g，纳米铝酸锶荧光粉30g～40g，然后将电解液置于电解槽中；

步骤二、将待处理的镁或镁合金置于步骤一所述电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，控制电解液的温度为5℃～10℃，采用脉冲式微弧氧化电源，调节脉冲频率为300Hz～1000Hz，占空比为5％～45％，在电压为250V～450V的条件下电解20min～60min，在镁或镁合金表面生长一层均匀的长余辉发光陶瓷膜。

2.根据权利要求1所述的镁或镁合金表面微弧氧化制备长余辉发光陶瓷膜的方法，其特征在于，步骤二中所述脉冲频率为400Hz～600Hz。

3.根据权利要求1所述的镁或镁合金表面微弧氧化制备长余辉发光陶瓷膜的方法，其特征在于，步骤二中所述占空比为10％～20％。

4.根据权利要求1所述的镁或镁合金表面微弧氧化制备长余辉发光陶瓷膜的方法，其特征在于，步骤二中所述电压为300V～400V。

5.根据权利要求1所述的镁或镁合金表面微弧氧化制备长余辉发光陶瓷膜的方法，其特征在于，步骤二中所述电解过程中对电解液进行超声波处理使得纳米铝酸锶荧光粉均匀悬浮于电解液中。