CN104404601A - Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的一种微弧氧化处理工艺 - Google Patents

Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的一种微弧氧化处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于镁合金表面处理领域，特别涉及Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的一种微弧氧化处理工艺，具体步骤如下：(1)配制各个处理工艺所需溶液；(2)高稀土铸造镁合金前处理工艺；(3)Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金分阶段微弧氧化处理工艺；(4)Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金后续处理工艺，其中，微弧氧化电解液组成为：Na2SiO3 10～20g/L，Na2B4O4 10～30g/L，Na3PO4 10～20g/L，(NaPO4)6 10～30g/L，Ni(CH3COO)2 0.5～1.5g/L，NaOH 5～15g/L；后续处理溶液为：Na2SiO3 10～20g/L，NaOH 40～60g/L，NaF 20～40g/L；而微弧氧化过程采用分阶段处理，使得该类Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金表面处理能够得到膜层均匀、耐腐蚀性好的褐色膜层，为该类高稀土铸造镁合金的进一步应用提供可能。

Description

Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的一种微弧氧化处理工艺
技术领域
本发明Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的一种微弧氧化处理工艺，属于镁合金表面处理技术领域。
背景技术
Mg-Gd-Y-Zr系合金作为一种高强耐热镁合金，在实际应用中得到越来越多的关注，由于Gd和Y在镁基体中的固溶度随温度的升高而增大，因此在合金成分已定的条件下，可以通过优化固溶工艺参数和时效工艺参数来开发其最优的性能；并且可以根据使用需求来制定不同的热处理工艺方案。由于加入稀土元素后，合金成本较高，以前稀土镁合金主要应用于航空航天、导弹等军工领域，但随着社会经济发展，现在军工和民用领域均有了较大拓展。
Mg-Gd-Y-Zr镁合金的耐腐蚀性能是相当差的，为了使得这种高强度铸造稀土镁合金能得到进一步的应用，必须对其进行表面处理。微弧氧化技术作为一种新兴的表面处理技术，镁合金通过微弧氧化工艺方法获得的膜层与基体结合紧密，为原位生长膜层，厚度较厚，可以极大地改善了镁合金的耐蚀性，而且微弧氧化过程操作简单且无污染。
发明内容
本发明公开了Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的一种微弧氧化处理工艺，该处理工艺生产效率高、操作方便，提高Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金耐腐蚀性能，使得Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金表面处理能够得到膜层均匀、耐腐蚀性好的褐色膜层，为该类Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的进一步应用提供可能。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的一种微弧氧化处理工艺，按以下步骤实施：
第一步，配制各工艺电解液；
配制前处理溶液、微弧氧化电解液和后处理溶液；
第二步：Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金前处理工艺；
将Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样放入前处理溶液中进行处理，具体为将Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样放入50～80g/L的NaOH溶液中，在60℃～80℃保温10～20min，用去离子水清洗；
然后再将处理过的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样放入5～15g/L的Y(NO3)3溶液中，常温下浸泡5min，取出用去离子水清洗，在空气中晾干；
第三步：微弧氧化工艺；
用经过所述第二步处理过的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样作为阳极，铜板作为阴极，采用75kW双极性脉冲不对称电源装置在所述第一步配制的微弧氧化电解液中进行微弧氧化分阶段处理，在Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样上得到一种均匀光滑的陶瓷层；
第四步：Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金后续处理工艺；
将所述第三步中处理过的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样用去离子水清洗后，放入所述第一步配制的后处理溶液中，煮沸1～1.5h，取出后用去离子水冲洗，放入保温箱，在80～90℃下干燥5～10min取出。
优选地，所述第三步中微弧氧化工艺的处理温度保持在20～40℃，确保氧化过程中不会发生烧蚀。
优选地，所述第一步中，配制的微弧氧化电解液组成为：Na2SiO310～20g/L，Na2B4O410～30g/L，Na3PO410～20g/L，(NaPO4)610～30g/L，Ni(CH3COO)20.5～1.5g/L，NaOH 5～15g/L。
优选地，所述第一步中，配制的后处理溶液组成为：Na2SiO310～20g/L，NaOH 40～60g/L，NaF 20～40g/L。
优选地，所述第三步中，微弧氧化分阶段处理工艺参数为：控制氧化时间为40～60min，正电压为300～500V，负电压为200～300V，频率为300～800Hz，占空比为10～40％，正负脉冲数为10～20。
优选地，所述第三步中，微弧氧化各个阶段参数表一所示：
表一
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明通过前处理工艺、控制微弧氧化电解液的组成及浓度，利用分阶段微弧氧化进行表面处理工艺和后续处理工艺，能够在Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金表面形成一层褐色的陶瓷膜层，该膜层与基体合金结合牢固，结构致密均匀，能够充分的保护基体镁合金不受腐蚀，为该Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的进一步实际应用提供可能。
具体实施方式
实施例一
本发明提供的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的一种微弧氧化处理工艺，其步骤如下：
1)配制各工艺电解液：
配制前处理溶液：分别配制50g/L的NaOH溶液和5g/L的Y(NO3)3溶液；
配制微弧氧化电解液：Na2SiO310g/L，Na2B4O410g/L，Na3PO410g/L，(NaPO4)610g/L，Ni(CH3COO)20.5g/L，NaOH 5g/L；
配制后续处理溶液：Na2SiO310g/L，NaOH 40g/L，NaF 20g/L。
2)Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金前处理工艺：
将Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样放入50g/L的NaOH溶液中，60℃保温10min，用去离子水清洗，然后将处理过的试样放入5g/L的Y(NO3)3溶液中，常温下浸泡5min，取出用去离子水清洗，在空气中晾干。
3)微弧氧化工艺：
用经过步骤2)处理过的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样作为阳极，铜板作为阴极，采用75kW双极性脉冲不对称电源装置在步骤1)配制的电解液中进行微弧氧化分阶段处理，各阶段处理工艺参数如表二所示，处理过程中保持温度在20～40℃，保证氧化过程中不会发生烧蚀，在Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样上得到一种均匀光滑的陶瓷层。
表二
4)Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金后续处理工艺：
将步骤3)中的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样用去离子水清洗后，放入步骤1)配制的后处理溶液中，煮沸1h，取出后用去离子水冲洗，放入保温箱，80℃干燥10min取出。
实施例二
本发明提供的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的一种微弧氧化处理工艺，其步骤如下：
1)配制各工艺电解液：
配制前处理溶液：分别配制65g/L的NaOH溶液和10g/L的Y(NO3)3溶液；
配制微弧氧化电解液：Na2SiO315g/L，Na2B4O420g/L，Na3PO415g/L，(NaPO4)620g/L，Ni(CH3COO)21.0g/L，NaOH 10g/L；
配制后续处理溶液：Na2SiO315g/L，NaOH 50g/L，NaF 30g/L。
2)Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金前处理工艺：
将Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样放入65g/L的NaOH溶液中，70℃保温15min，用去离子水清洗，然后将处理过的试样放入10g/L的Y(NO3)3溶液中，常温下浸泡5min，取出用去离子水清洗，在空气中晾干。
3)微弧氧化工艺：
用经过步骤2)处理过的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样作为阳极，铜板作为阴极，采用75kW双极性脉冲不对称电源装置在步骤1)配制的电解液中进行微弧氧化分阶段处理，各阶段处理工艺参数如表三所示，处理过程中保持温度在20～40℃，保证氧化过程中不会发生烧蚀，在Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样上得到一种均匀光滑的陶瓷层。
表三
4)Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金后续处理工艺：
将步骤3)中的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样用去离子水清洗后，放入步骤1)配制的后处理溶液中，煮沸1.5h，取出后用去离子水冲洗，放入保温箱，85℃干燥8min取出。
实施例三
本发明提供的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的一种微弧氧化处理工艺，其步骤如下：
1)配制各工艺电解液：
配制前处理溶液：分别配制80g/L的NaOH溶液和15g/L的Y(NO3)3溶液；
配制微弧氧化电解液：Na2SiO320g/L，Na2B4O430g/L，Na3PO420g/L，(NaPO4)630g/L，Ni(CH3COO)21.5g/L，NaOH 15g/L；
配制后续处理溶液：Na2SiO320g/L，NaOH 60g/L，NaF 30g/L。
2)Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金前处理工艺：
将Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样放入80g/L的NaOH溶液中，80℃保温20min，用去离子水清洗，然后将处理过的试样放入15g/L的Y(NO3)3溶液中，常温下浸泡5min，取出用去离子水清洗，在空气中晾干。
3)微弧氧化工艺：
用经过步骤2)处理过的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样作为阳极，铜板作为阴极，采用75kW双极性脉冲不对称电源装置在步骤1)配制的电解液中进行微弧氧化分阶段处理，各阶段处理工艺参数如表四所示，处理过程中保持温度在20～40℃，保证氧化过程中不会发生烧蚀，在Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样上得到一种均匀光滑的陶瓷层。
表四
4)Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金后续处理工艺：
将步骤3)中的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样用去离子水清洗后，放入步骤1)配制的后处理溶液中，煮沸1.5h，取出后用去离子水冲洗，放入保温箱，90℃干燥5min取出。
上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的一种微弧氧化处理工艺，其特征在于，按以下步骤实施：
第一步，配制各工艺电解液；
配制前处理溶液、微弧氧化电解液和后处理溶液；
第二步：Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金前处理工艺；
将Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样放入前处理溶液中进行处理，具体为将Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样放入50～80g/L的NaOH溶液中，在60℃～80℃保温10～20min，用去离子水清洗；
然后再将处理过的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样放入5～15g/L的Y(NO3)3溶液中，常温下浸泡5min，取出用去离子水清洗，在空气中晾干；
第三步：微弧氧化工艺；
用经过所述第二步处理过的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样作为阳极，铜板作为阴极，采用75kW双极性脉冲不对称电源装置在所述第一步配制的微弧氧化电解液中进行微弧氧化分阶段处理，在Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样上得到一种均匀光滑的陶瓷层；
第四步：Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金后续处理工艺；
将所述第三步中处理过的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金试样用去离子水清洗后，放入所述第一步配制的后处理溶液中，煮沸1～1.5h，取出后用去离子水冲洗，放入保温箱，在80～90℃下干燥5～10min取出。
2.根据权利要求1所述的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的一种微弧氧化处理工艺，其特征在于，所述第三步中微弧氧化工艺的处理温度保持在20～40℃，确保氧化过程中不会发生烧蚀。
3.根据权利要求1所述的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的一种微弧氧化处理工艺，其特征在于，所述第一步中，配制的微弧氧化电解液组成为：Na2SiO3 10～20g/L，Na2B4O4 10～30g/L，Na3PO4 10～20g/L，(NaPO4)6 10～30g/L，Ni(CH3COO)2 0.5～1.5g/L，NaOH 5～15g/L。
4.根据权利要求1所述的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的一种微弧氧化处理工艺，其特征在于，所述第一步中，配制的后处理溶液组成为：Na2SiO3 10～20g/L，NaOH 40～60g/L，NaF20～40g/L。
5.根据权利要求1所述的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的一种微弧氧化处理工艺，其特征在于，所述第三步中，微弧氧化分阶段处理工艺参数为：控制氧化时间为50～70min，正电压为300～500V，负电压为200～300V，频率为300～800Hz，占空比为10～40％，正负脉冲数为20～30。
6.根据权利要求1所述的Mg-Gd-Y-Zr铸造镁合金的一种微弧氧化处理工艺，其特征在于，所述第三步中，微弧氧化各个阶段参数表一所示：
表一
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