CN106884196A

CN106884196A - 一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理工艺及设备

Info

Publication number: CN106884196A
Application number: CN201710167020.1A
Authority: CN
Inventors: 苏连明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-03-20
Filing date: 2017-03-20
Publication date: 2017-06-23

Abstract

本发明公开了一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理工艺及设备，所述工艺包括如下步骤：1)取一待处理镁合金工件，进行前处理；2)将镁合金工件一端与电源正极导电连接；3)取一电极，一端与电源负极导电连接，另一端吸附电解液；4)开启电源，将电极吸附电解液的一端在镁合金工件表面按压，移动该端，在镁合金工件表面形成一层氧化膜层；5)步骤4)处理完成后的镁合金工件及电极、经水冲洗、擦干、吹干即可进行后续喷漆操作。所述处理工艺对于镁合金汽车零件、车架等生产的修复，采用轻便电源，配以自主研发的精密电极及电解液，直接进行无槽式镁合金局部微弧氧化处理，处理流程简单，处理装置灵活便携，可随时对磨损的镁合金表面进行修复。

Description

一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理工艺及设备

技术领域

本发明涉及镁合金表面处理技术领域，具体涉及一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理工艺及设备。

背景技术

镁合金作为一种发展迅猛的绿色环保合金材料，具有比重小、比强度和比刚度高、容易切削成型、导热导电性能好，以及良好的阻尼减震和电磁屏蔽性能,已成为现代汽车、电子、通讯和航空航天等领域的首选材料。镁的电极电位很低(-2.36V)，在大多数介质环境中易受到腐蚀，因此镁合金的腐蚀问题制约了镁合金的广泛应用和产业化。

镁合金在喷漆前，必须进行化学或电化学氧化处理，否则漆膜附着力极差。采用镁合金材料制成的自行车、电动车、汽车配件等产品，在使用过程中，会遇到碰伤及修复等问题，而这些修复工作又很难运回原厂进行操作。

其中，微弧氧化表面处理技术具有工艺简单、效率高、无污染，处理工件能力强等优点，因此，引起世界各国研究人员的关注。

微弧氧化(Microarc oxidation，MAO)又称微等离子体氧化(Microplasmaoxidation,MPO)，是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。从而大大改善镁合金耐磨性、耐腐蚀性能和耐热冲击性能，在航空、航天、机械、电子和装饰等工业领域有着广泛的应用前景。

对于镁合金微弧氧化用装置，目前国内主要存在如下专利文献：

中国专利授权公告号：CN205420580U，公开了一种实验用镁合金表面制备微弧氧化活性涂层的装置包括电源箱、镁合金样品、不锈钢板、电解槽，镁合金样品做为阳极与电源箱的输出正极相连接，不锈钢板做为阴极与电源箱的输出负极相连接，电解槽内设置有搅拌器和循环冷却装置，还包括PH传感器、PH控制器、添加剂控制器，该装置采用搅拌器使电解液形成对流循环，大幅增加电解溶液中离子的传质效率，循环冷却装置确保了电解溶液的温度稳定在最优反应温度范围之内，从而有效提高了镁合金微弧氧化活性涂层膜的成膜效果，本装置克服了当前微弧氧化电源操作复杂、成本昂贵、设备体型重大等而难以适合于小型的实验使用的缺点，可以适合实验用小功率镁合金微弧氧化。然而，该专利所提供微弧氧化装置，需要电解槽作为阴极，结构复杂、笨重，不灵活，移动不方便，限制了其使用场合。

对于镁合金微弧氧化工艺，目前国内主要存在如下专利文献：

中国专利公开号：CN106086984A，公开了一种镁铝合金微弧氧化方法，方法步骤如下：S1、等离子抛光；S2、第一次清洗；S3、微弧氧化；S4、第二次清洗；S5、吹干；S6、封孔；S7、烘干；S8、涂覆。本发明中制得的镁合金物件表面光滑且少空隙少裂痕，可去除0.4mm厚度以下的毛边，可去除镁合金物件的细裂纹，可去除数控(CNC)刀纹,镁合金物件无需精抛，轻微缩水可修复，可将微弧氧化反应时间从原来的5-10min缩减至40-60s，共节约8-9个制程，在后制程中可减少2-3次喷涂次数，合格率高达95％以上，可通过酒精测试、橡皮测试、百格测试、表面耐磨性能(RCA)测试。然而，该专利所提供的微弧氧化方法，流程繁杂，所用电解液成分复杂，微弧氧化成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微弧氧化处理工艺及设备，用以解决现有微弧氧化处理装置不灵活，处理方法繁琐的问题。

为实现上述目的，本发明所提供的一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理工艺及设备，所述处理工艺对于镁合金汽车零件、车架等，采用轻便电源，配以精密电极，借助自主研发的电解液，直接进行无槽式镁合金局部微弧氧化处理，经冲洗烘干后就可以刮腻子、喷底漆、喷面漆等操作，处理流程简单，处理装置灵活便携，可随时对磨损的镁合金表面进行修复，处理成本低，处理效果好。

具体地，本发明采用的技术方案是：

一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理工艺，包括如下步骤：

1)取一待处理镁合金工件，进行前处理；

2)将步骤1)前处理后的镁合金工件一端通过导电线与电源正极导电连接；

3)取一电极，一端通过导电线与电源负极导电连接，另一端端部浸泡、吸附电解液，所述电解液包括如下重量百分比的组分：KOH：5～10wt％，KF：8～15wt％，其余为水；

4)开启电源，将电极吸附电解液的一端在镁合金工件表面按压，移动电极该端，直至电极与镁合金工件表面全接触，对镁合金工件进行微弧氧化处理，在镁合金工件表面形成一层氧化膜层；

5)步骤4)处理完成后的镁合金工件及电极经水冲洗、擦干、吹干即可进行后续喷漆操作。

进一步，步骤1)所述前处理包括对镁合金工件的焊接、打磨平整。

另，所述电源功率为1600～2000瓦，输入电压220V。

另有，所述电解液温度0～55℃，通电时间3～5秒，电压200～250V，电流5～10A/平方分米。

再，所述步骤4)中每2～3秒移动一次电极。

再有，所述电极为不锈钢电极。

且，所述氧化膜层颜色为白色或乳白色。

同时，本发明还提供一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理设备，包括：电源；正极电源线，一端接所述电源正极，另一端通过一夹持件形成对镁合金工件的夹持，形成导电连接；负极电源线，一端接所述电源负极，另一端设夹持部；电极，形状为杆状或柱状，一端与所述负极电源线夹持部导电连接，另一端端部套设有一用于吸附电解液的电解液吸附套。

另有，所述电解液吸附套为织物。

本发明具有如下优点：

所述微弧氧化处理工艺，在电压作用下，借助电解液镁合金表面失去电子并火花放电变成氧化镁(及复杂化合物)，形成一层白色或乳白色氧化膜层。此氧化膜层呈现多孔状态，具有较强耐腐蚀性(此微弧氧化膜封孔后可通过盐雾试验96小时，喷涂三氟乙烯后已通过1000小时盐雾试验)，同时具备极强的吸附性(喷涂环氧涂层后，百格试验为0级)，是喷漆的良好底层；

操作方便，温度从0～55℃均可操作；

氧化速度快(3-5秒即可生成氧化膜层，制作1平方分米样品，1分钟内就可以完成)，工作效率高；

环保型工艺，通过在电极上套设电解液吸附套来吸附电解液，电极吸附电解液的一端在镁合金表面按压一次消耗的电解液量为5～10毫升，用量非常少；

电解液成分简单、电解效果好，密闭保存永久有效，冬天不冻，夏天不挥发；

电源采用轻便、便携电源，借助自主研发的电解液，通过电极蘸取、吸附电解液对镁合金表面进行微弧氧化处理，摒弃了现有处理工艺中采用电解槽的处理方式，增加整套设备的灵活性和便携性，在电动车修理店及汽车4S店可直接利用本套设备进行操作。本技术采用轻便电源，配以精密电极，直接进行无槽式镁合金局部微弧氧化处理，经冲洗烘干后就可以刮腻子、喷底漆、喷面漆等操作，避免了返厂处理，提高处理效率。

附图说明

图1为本发明所提供的一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理设备的结构示意图。

图2为本发明所提供的一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理工艺处理完成后镁合金结构示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

参见图1，本发明提供的一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理设备，包括：电源1；正极电源线2，一端接所述电源1正极11，另一端通过一夹持件21形成对镁合金工件100的夹持，形成导电连接；负极电源线3，一端接所述电源1负极12，另一端设夹持部31；电极4，形状为杆状或柱状，一端与所述负极电源线3夹持部31导电连接，另一端端部套设有一用于吸附电解液的电解液吸附套41。

另有，所述电解液吸附套41为织物。

本发明所提供的一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理工艺，包括如下步骤：

1)取一待处理镁合金工件100，进行焊接、打磨平整等前处理，操作人员带好护目镜和橡胶手套；

2)将步骤1)前处理后的镁合金工件100一端通过正极电源线2与电源1正极11导电连接(注意不要短路)；

3)取一电极4，一端通过负极电源线3与电源1负极12导电连接(注意不要短路)，电解液封装于塑料瓶中，开启塑料瓶瓶盖，取一瓶盖量电解液，将电极4电解液吸附套41伸入盛有电解液的瓶盖浸泡、吸附电解液，所述电解液包括如下重量百分比的组分：KOH：5wt％，KF：15wt％，其余为水，所述电解液温度55℃，通电时间5秒，电压250V，电流10A/平方分米；

4)开启电源，将吸附有点解液的电解液吸附套41在镁合金工件100表面按压，此时会听到“呲呲”声，每2-3秒钟移动电解液吸附套41位置，直到覆盖整个镁合金工件100打磨面，移开电极4检查镁合金工件100表面，如图2所示，此时镁合金工件100表面应为白色不透明氧化膜层200；

5)关闭电源，步骤4)处理完成后的镁合金工件及电极经水冲洗、擦干、吹干即可进行后续喷漆操作，对镁合金工件刮腻子、喷漆。

其中，所述电源功率为1600～2000瓦，输入电压220V。所述电极为不锈钢电极。

实施例2

步骤3)中所述电解液包括如下重量百分比的组分：KOH：10wt％，KF：8wt％，其余为水，所述电解液温度0℃，通电时间3秒，电压200V，电流5A/平方分米。

其余同实施例1。

实施例3

步骤3)中所述电解液包括如下重量百分比的组分：KOH：7wt％，KF：10wt％，其余为水，所述电解液温度20℃，通电时间4秒，电压220V，电流8A/平方分米。

其余同实施例1。

实施例4

步骤3)中所述电解液包括如下重量百分比的组分：KOH：8wt％，KF：12wt％，其余为水，所述电解液温度30℃，通电时间4秒，电压230V，电流9A/平方分米。

其余同实施例1。

实施例5

步骤3)中所述电解液包括如下重量百分比的组分：KOH：9wt％，KF：13wt％，其余为水，所述电解液温度50℃，通电时间5秒，电压240V，电流6A/平方分米。

其余同实施例1。

其中，表1为采用本发明各实施例分别对汽车底盘进行微弧氧化+喷漆处理后的耐盐雾试验结果，汽车底盘材质为镁合金材质，喷漆为喷涂三氟乙烯。

表1

	耐盐雾试验结果
		实施例1	耐盐雾试验1000小时，口端有腐蚀，表面完好
实施例2	耐盐雾试验1000小时，表面无变化，完好
		实施例3	耐盐雾试验1000小时，表面无变化，完好
实施例4	耐盐雾试验1000小时，口端有腐蚀，表面完好
		实施例5	耐盐雾试验1000小时，边缘四周有腐蚀，表面完好

表2为对镁合金板材或镁合金管材采用其他氧化形式的耐盐雾试验结果对比例列表，对比例1为化学氧化+喷涂；对比例2为化学氧化+电泳；对比例3为无铬氧化+喷漆；对比例4为无铬氧化+电泳+喷闪光银；对比例5为化抛+化学氧化+电泳+喷闪光银；对比例6为化抛+化学氧化+电泳；对比例7为化抛+阳极氧化。

表2

	耐盐雾试验结果
		对比例1	耐盐雾试验618小时后取出，腐蚀情况明显
对比例2	耐盐雾试验618小时后取出，腐蚀情况明显
		对比例3	耐盐雾试验142小时后取出，腐蚀情况明显
对比例4	耐盐雾试验618小时后取出，腐蚀情况明显
		对比例5	耐盐雾试验166小时后取出，腐蚀情况明显
对比例6	耐盐雾试验166小时后取出，腐蚀情况明显
		对比例7	耐盐雾试验719小时后取出，腐蚀情况明显

由表1和表2对比可知，采用本发明提供的微弧氧化处理工艺配合喷漆工艺，耐盐雾时长可高达1000小时，明显优于现有镁合金氧化处理工艺。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1)取一待处理镁合金工件，进行前处理；

2.根据权利要求1所述的一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理工艺，其特征在于，步骤1)所述前处理包括对镁合金工件的焊接、打磨平整。

3.根据权利要求1所述的一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理工艺，其特征在于，所述电源功率为1600～2000瓦，输入电压220V。

4.根据权利要求1所述的一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理工艺，其特征在于，所述电解液温度0～55℃，通电时间3～5秒，电压200～250V，电流5～10A/平方分米。

5.根据权利要求1所述的一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理工艺，其特征在于，所述步骤4)中每2～3秒移动一次电极。

6.根据权利要求5所述的一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理工艺，其特征在于，所述电极为不锈钢电极。

7.根据权利要求1所述的一种移动式镁合金无槽微弧氧化处理工艺，其特征在于，所述氧化膜层颜色为白色或乳白色。

8.一种根据权利要求1～7中任一项所述的移动式镁合金无槽微弧氧化处理工艺所用的设备，其特征在于，所述设备包括：

电源；

正极电源线，一端接所述电源正极，另一端通过一夹持件形成对镁合金工件的夹持，形成导电连接；

负极电源线，一端接所述电源负极，另一端设夹持部；

电极，形状为杆状或柱状，一端与所述负极电源线夹持部导电连接，另一端端部套设有一用于吸附电解液的电解液吸附套。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述电解液吸附套为织物。