CN106702464A

CN106702464A - 镁合金微弧氧化制备黑色陶瓷膜层的电解液及方法

Info

Publication number: CN106702464A
Application number: CN201510510427.0A
Authority: CN
Inventors: 宋若希; 庄俊杰; 宋仁国; 项南; 熊缨; 唐普洪
Original assignee: Ningbo Ruilong Surface Technology Co Ltd
Current assignee: Ningbo Ruilong Surface Technology Co Ltd
Priority date: 2015-08-19
Filing date: 2015-08-19
Publication date: 2017-05-24

Abstract

本发明提供了一种用于镁合金微弧氧化制备黑色陶瓷膜层的电解液，以及利用该电解液处理镁合金表面获得黑色陶瓷膜层的方法，所述电解液为六偏磷酸钠、氟化钾、氢氧化钾、偏钒酸铵及钨酸钠的水溶液，电解液组成如下：六偏磷酸钠5 - 20 g/L，氟化钾1 - 8 g/L，氢氧化钾1 - 8 g/L，偏钒酸铵1 - 8 g/L，钨酸钠2 - 10 g/L，溶剂为去离子水。依发明所述电解液对镁合金表面进行微弧氧化，所得到的陶瓷膜层表面较光滑，颜色均匀、黑亮，且膜层表面均匀平整，与基体结合能力好。

Description

镁合金微弧氧化制备黑色陶瓷膜层的电解液及方法

技术领域

本发明涉及一种用于镁合金微弧氧化制备黑色陶瓷膜层的电解液，以及利用该电解液处理镁合金表面获得黑色陶瓷膜层的方法。

背景技术

镁及其合金由于具有优良的物理性能和力学性能而广泛应用于冶金、化工、交通运输、航空航天、3C电子领域。但是镁合金耐蚀性、耐磨性差和表面硬度低等特点限制了它的进一步使用。微弧氧化技术作为一种改性技术，通过等离子体化学、热化学和电化学的共同作用，在合金表面原位形成类陶瓷膜层，极大地提高了合金的耐蚀、耐磨性和绝缘性能，具有广泛的应用前景。

近年来镁合金表面彩色技术在世界上得到广泛地研究和开发，成为表面科学技术的一个非常活跃的领域。镁合金的表面着色技术不但能够提高镁合金的耐蚀、耐磨性能等，还能改善镁合金的外观，同时也能延长镁及其合金的使用寿命，扩大使用范围。目前，我国掌握的镁合金表面着色技术处理过来的膜层色彩过于单一，且往往工艺复杂，技术难度大、生产成本高、实际操作也不易掌握，这些在很大程度上限制了镁合金的应用。虽然现在微弧氧化技术已经很好的解决了镁合金表面膜层的耐磨、耐腐蚀以及基体结合力问题，但对于表面彩色膜问题一直没有得到很好的解决。其中，黑色微弧氧化陶瓷膜因其具有独特的陶瓷特性和光学性能，在材料的防护和装饰方面有广泛地应用前景，受到不少研究者的关注。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于镁合金微弧氧化制备黑色陶瓷膜层的电解液，以及利用该电解液处理镁合金表面获得黑色陶瓷膜层的方法。

为达到发明目的，本发明所采用的技术方案是：配置电解液，并加入到微弧氧化电解槽中，在制备过程中用搅拌器对槽液进行搅拌，使电解液分布更加均匀。

所述电解液为六偏磷酸钠、氟化钾、氢氧化钾、偏钒酸铵及钨酸钠的水溶液，电解液组成如下：

六偏磷酸钠 5 - 20 g/L

氟化钾 1 - 8 g/L

氢氧化钾 1 - 8 g/L

偏钒酸铵 1 - 8 g/L

钨酸钠 2 - 10 g/L

溶剂为去离子水。

优选的，电解液组成如下：

六偏磷酸钠 10 g/L

氟化钾 2 g/L

氢氧化钾 3 g/L

偏钒酸铵 2 g/L

钨酸钠 4 g/L

溶剂为去离子水。

本发明还涉及利用前述电解液对镁合金进行表面处理的方法，所述方法包括：采用直流脉冲微弧氧化装置对镁合金表面进行微弧氧化，将镁合金作阳极浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，控制电流密度为5-15 A/dm²，不断搅拌下恒流微弧氧化时间为8-15 min，得到表面包覆陶瓷膜层的镁合金。

优选的，所述方法如下：电解液组成为：六偏磷酸钠10 g/L，氟化钾2 g/L，氢氧化钾3 g/L，偏钒酸铵2 g/L，钨酸钠4 g/L，溶剂为去离子水；采用20 kW直流脉冲微弧氧化装置对镁合金表面进行微弧氧化，将镁合金作阳极浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，控制电流密度为5-15 A/dm²左右，不断搅拌下恒流微弧氧化时间为8-15 min左右，得到表面包覆陶瓷膜层的镁合金。

所述镁合金为AZ31、AZ91D等常用镁合金。

本发明的有益效果为：（1）所述陶瓷膜层表面较光滑，颜色均匀、黑亮；（2）所获得膜层表面均匀平整，与基体结合能力好；（3）本发明微弧氧化时间较短，成本较低，利于工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体方式对本发明进行进一步描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

实施例1：

原料配制：六偏磷酸钠20 g，氟化钾4g，氢氧化钾6 g，偏钒酸铵8g，钨酸钠4 g，去离子水2 L，AZ31镁合金基体。

材料制备：按上述组成，将六偏磷酸钠、氟化钾、氢氧化钾、偏钒酸铵和钨酸钠加入去离子水中配成电解液，加入到微弧氧化电解槽中，并对其进行搅拌。

采用20 kW直流脉冲微弧氧化装置对镁合金表面进行微弧氧化，工艺流程为：砂纸打磨、除油、去离子水、漂洗、微弧氧化、自来水漂洗、自然干燥，电解液为分析纯的水溶液，试样作阳极浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，控制电流密度为5A/dm²，不断搅拌下恒流微弧氧化时间为15 min，得到表面光滑的黑色陶瓷膜层。

实施例2：

原料配制：六偏磷酸钠10 g，氟化钾6 g，氢氧化钾16 g，偏钒酸铵9 g，钨酸钠9 g，去离子水2 L，AZ31镁合金基体。

采用20 kW直流脉冲微弧氧化装置对镁合金表面进行微弧氧化，工艺流程为：砂纸打磨、除油、去离子水、漂洗、微弧氧化、自来水漂洗、自然干燥，电解液为分析纯的水溶液，试样作阳极浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，控制电流密度为8 A/dm²，不断搅拌下恒流微弧氧化时间为10 min，得到表面光滑的黑色陶瓷膜层。

实施例3：

原料配制：六偏磷酸钠30 g，氟化钾4 g，氢氧化钾6 g，偏钒酸铵9 g，钨酸钠8 g，去离子水2 L，AZ31镁合金基体。

采用20 kW直流脉冲微弧氧化装置对镁合金表面进行微弧氧化，工艺流程为：砂纸打磨、除油、去离子水、漂洗、微弧氧化、自来水漂洗、自然干燥，电解液为分析纯的水溶液，试样作阳极浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，控制电流密度为15 A/dm²，不断搅拌下恒流微弧氧化时间为8 min，得到表面光滑的黑色陶瓷膜层。

实施例4：

原料配制：六偏磷酸钠40 g，氟化钾16 g，氢氧化钾6 g，偏钒酸铵4 g，钨酸钠15 g，去离子水2 L，AZ31镁合金基体。

采用20 kW直流脉冲微弧氧化装置对镁合金表面进行微弧氧化，工艺流程为：砂纸打磨、除油、去离子水、漂洗、微弧氧化、自来水漂洗、自然干燥，电解液为分析纯的水溶液，试样作阳极浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，控制电流密度为10 A/dm²，不断搅拌下恒流微弧氧化时间为10 min，得到表面光滑的黑色陶瓷膜层。

采用HMV-IT 显微硬度计测试试样的显微硬度，表1为实施例1 - 4制备的样品不同点处的显微硬度值：

表1

实施例	显微硬度（HV）
		1	595,638,656,622
2	636,628,615,636
		3	635,588,668,594
4	625,608,636,652

由表1可知，本发明方法获得的陶瓷涂层显微硬度值变化较小，均分布在580至680之间，分布均匀。

Claims

1.一种镁合金微弧氧化制备黑色陶瓷膜层的电解液及方法，其特征在于所述电解液为六偏磷酸钠、氟化钾、氢氧化钾、偏钒酸铵及钨酸钠的水溶液。

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于所述电解液组成如下：

六偏磷酸钠 5 - 20 g/L

氟化钾 1 - 8 g/L

氢氧化钾 1 - 8 g/L

偏钒酸铵 1 - 8 g/L

钨酸钠 2 - 10 g/L

溶剂为去离子水。

3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于所述电解液组成如下：

六偏磷酸钠 10 g/L

氟化钾 2 g/L

氢氧化钾 3 g/L

偏钒酸铵 2 g/L

钨酸钠 4 g/L

溶剂为去离子水。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的电解液，对镁合金进行表面处理的方法，所述方法包括：采用直流脉冲微弧氧化装置对镁合金表面进行微弧氧化，将镁合金作阳极浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，控制电流密度为5-15 A/dm²，不断搅拌下恒流微弧氧化时间为8-15 min，得到表面包覆陶瓷膜层的镁合金。

5.根据权利要求3所述的电解液，对镁合金进行表面处理的方法，所述方法如下：电解液组成为：六偏磷酸钠10 g/L，氟化钾2 g/L，氢氧化钾3 g/L，偏钒酸铵2 g/L，钨酸钠4 g/L，溶剂为去离子水；采用20 kW直流脉冲微弧氧化装置对镁合金表面进行微弧氧化，将镁合金作阳极浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，控制电流密度为5-15 A/dm²，不断搅拌下恒流微弧氧化时间为8-15 min，得到表面包覆陶瓷膜层的镁合金。