CN107904647A - 一种镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂及封孔方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂及封孔方法，该镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂由以下重量份的各原料组成：硬脂酸钠5～30份，偏铝酸钠5～20份，十二烷基苯磺酸钠1～5份，质量分数为98％的乙醇20～50份，去离子水20～50份。所述封孔方法是将待封孔的镁合金表面微弧氧化陶瓷层浸泡在所述的镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂中进行封孔处理，封孔剂温度为25～30℃、浸泡时间为1～5h。本发明不仅对镁合金表面微弧氧化陶瓷层的封孔效果好，而且封孔剂环保无毒，封孔工艺简单易操作，能够有效提高镁合金表面微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀性。

Description

一种镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂及封孔方法
技术领域
本发明涉及镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔技术领域，尤其涉及一种镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂及封孔方法。
背景技术
镁及镁合金是一种重要的轻金属结构材料，具有比重轻、比强度和比刚度高、抗冲击性能好、阻尼减震性能强、导热性能好电磁屏蔽能力强、容易回收利用等优点，因此在航空航天、交通运输、印刷、建筑等领域具有其它材料无法比拟的优势。但镁的化学性质活泼，自然生成的表面氧化膜耐腐蚀性差，起不到保护作用，因此这使镁及镁合金的应用受到了很大限制，需要进行有效防护处理。
采用微弧氧化技术在镁或镁合金表面制备出微弧氧化陶瓷层可以有效提高镁及镁合金的耐腐蚀性。但镁或镁合金表面的微弧氧化陶瓷层具有多孔性，腐蚀介质极易穿透这些孔隙到达镁或镁合金基体表面，并对基体表面进行腐蚀，这不仅会加快基体的局部腐蚀速度，而且会使腐蚀产物在金属基体与微弧氧化陶瓷层之间的界面集聚，从而会导致微弧氧化陶瓷层龟裂、脱落，因此在实际应用过程中需要对微弧氧化陶瓷层进行封孔处理，从而才能进一步提高微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀性。
目前，对微弧氧化陶瓷层进行封孔处理的方法较少，主要包括沸水封孔、树脂喷涂固化封孔、阳极氧化膜封孔等。由于微弧氧化陶瓷层的孔径较大，部分孔洞贯穿整个氧化膜，因此沸水封孔难以实现对微弧氧化陶瓷层有效封孔；树脂喷涂固化封孔设备投入较多，成本较高；阳极氧化膜封孔的种类较多，没有进行相应的微弧氧化陶瓷层封孔试验，这会严重影响微弧氧化陶瓷层封孔质量。
中国专利申请200810303802.4中公开了采用含硅酸乙酯的溶胶体作为封孔剂以浸泡的方式对微弧氧化陶瓷层进行封孔，封孔剂中硅酸乙酯、无水乙醇、浓氨水及去离子水的体积比为2～4:25～35:0.5～1.5:5～12，同时在封孔剂中添加了质量含量0.1％表面活性剂，以提高封孔剂对膜层的浸渗性能。中国专利申请201210357957.2中公开了一种含有5～15g/l硅酸钠、2～8g/l镍盐、0.1～2g/l促进剂的封孔液，并以该封孔液采用浸泡的方式在常温下对微弧氧化陶瓷层进行封孔。中国专利申请201310100579.4中公开了一种铝合金表面微弧氧化陶瓷层的封孔方法，封孔剂按照硅酸乙酯:无水乙醇:硅烷偶联剂:去离子水＝4～6:8～12:1～2:2～3的比例配置而成，其封孔方法是将微弧氧化后的铝合金试样放入丙酮中超声波清洗除油，再将除油后的微弧氧化陶瓷层放入封闭胶中继续超声波振动1～5分钟，取出后室温固化18～36小时，然后放入烤箱中在100～120℃下烘烤1～2小时，随炉冷却后即可得到封孔后的铝合金试样。但是，现有的这些封孔剂和封孔方法或是含有污染环境的镍盐、或是含有对人体具有危害性的高分子化合物，或是封孔过程操作复杂，需要苛刻的外界环境，而且，最终的封孔效果并不理想。
发明内容
针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂及封孔方法，不仅对镁合金表面微弧氧化陶瓷层的封孔效果好，而且封孔剂环保无毒，封孔工艺简单易操作，能够有效提高镁合金表面微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂，由以下重量份的各原料组成：硬脂酸钠5～30份，偏铝酸钠5～20份，十二烷基苯磺酸钠1～5份，质量分数为98％的乙醇20～50份，去离子水20～50份。
优选地，所述的硬脂酸钠、偏铝酸钠、十二烷基苯磺酸钠均为分析纯试剂。
一种镁合金表面微弧氧化陶瓷层的封孔方法，将待封孔的镁合金表面微弧氧化陶瓷层浸泡在上述的镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂中进行封孔处理，封孔剂温度为25～30℃、浸泡时间为1～5h。
优选地，先将上述的镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂与去离子水等重量混合，从而得到封孔剂稀释液；然后将待封孔的镁合金表面微弧氧化陶瓷层浸泡在所述封孔剂稀释液中进行封孔处理。
优选地，所述镁合金表面微弧氧化陶瓷层的制备方法包括：将镁合金置于含有石墨烯的电解液中进行微弧氧化处理，微弧氧化处理的时间为10～60min，输出电压为350～500V，电源占空比为30～60％，从而制得镁合金表面微弧氧化陶瓷层；其中，所述含有石墨烯的电解液由以下重量份的各原料组成：硅酸钠10～20份，氢氧化钾5～10份、十二烷基苯磺酸钠1～5份、石墨烯0.05～0.1份。
一种镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂的应用，将上述镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂用于对轻合金的阳极氧化膜层、热喷涂涂层、电镀镀层进行封孔处理。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂是由硬脂酸钠5～30重量份、偏铝酸钠5～20重量份、十二烷基苯磺酸钠1～5重量份、质量分数为98％的乙醇20～50重量份、去离子水20～50重量份均匀混合而成，并且当封孔剂温度为25～30℃时通过将待封孔的镁合金表面微弧氧化陶瓷层浸泡在该封孔剂中1～5h即可实现封孔。本发明所提供的镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂及封孔方法不仅对镁合金表面微弧氧化陶瓷层的封孔效果好，而且封孔剂环保无毒，封孔工艺简单易操作，能够有效提高镁合金表面微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例1中封孔处理前镁合金表面微弧氧化陶瓷层的表面形貌图。
图2为本发明实施例1中封孔处理后镁合金表面微弧氧化陶瓷层的表面形貌图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面对本发明所提供的镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂及封孔方法进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
一种镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂，由以下重量份的各原料均匀混合而成：硬脂酸钠5～30份，偏铝酸钠5～20份，十二烷基苯磺酸钠1～5份，质量分数为98％的乙醇20～50份，去离子水20～50份。
其中，所述的硬脂酸钠、偏铝酸钠、十二烷基苯磺酸钠均可采用分析纯试剂。所述镁合金表面微弧氧化陶瓷层的制备方法可以包括：将镁合金置于含有石墨烯的电解液中进行微弧氧化处理，微弧氧化处理的时间为10～60min，输出电压为350～500V，电源占空比为30～60％，从而制得镁合金表面微弧氧化陶瓷层；其中，所述含有石墨烯的电解液由以下重量份的各原料组成：硅酸钠10～20份，氢氧化钾5～10份、十二烷基苯磺酸钠1～5份、石墨烯0.05～0.1份。
具体地，本发明所提供的镁合金表面微弧氧化陶瓷层的封孔方法可以包括：先将上述镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂与去离子水等重量混合，制得封孔剂稀释液；然后将待封孔的镁合金表面微弧氧化陶瓷层浸泡在所述封孔剂稀释液中进行封孔处理，封孔剂温度为25～30℃、浸泡时间为1～5h，从而实现封孔。
与现有技术相比，本发明所提供的镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂及封孔方法至少具有以下优点：
(1)本发明所提供的镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂及封孔方法可用于对轻合金的微弧氧化膜、阳极氧化膜层、热喷涂涂层、电镀镀层进行封孔处理，封孔效果好，封孔工艺简单易操作，能缩短处理时间和节约成本。
(2)本发明所提供的镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂不含镍，无毒环保，这可以有效避免镍对人体和环境的危害。
(3)镁合金表面微弧氧化陶瓷层在经过本发明中镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔方法处理后，微弧氧化陶瓷层微孔中和表面形成结合良好的膜层，封孔效果好，能够明显提高镁合金耐腐蚀性能，且不影响微弧氧化膜的硬度和特有的陶瓷质感。
综上可见，本发明不仅对镁合金表面微弧氧化陶瓷层的封孔效果好，而且封孔剂环保无毒，封孔工艺简单易操作，能够有效提高镁合金表面微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀性。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明所提供的镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂及封孔方法进行详细描述。
实施例1
一种镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂，由以下重量份的各原料均匀混合而成：硬脂酸钠10份，偏铝酸钠10份，十二烷基苯磺酸钠2份，质量分数为98％的乙醇28份，去离子水50份。
具体地，将尺寸为30mm×30mm×5mm的型号为AZ31的镁合金工件置于含有石墨烯的电解液(按重量份计，所述含有石墨烯的电解液由硅酸钠10份，氢氧化钾5份、十二烷基苯磺酸钠2份和石墨烯0.05份组成)中进行微弧氧化处理，微弧氧化处理的时间为30min，输出电压为450V，电源占空比为45％，微弧氧化处理完成后，取出所述镁合金工件，并用去离子水清洗、吹干，从而在镁合金工件表面制得如图1所示的镁合金表面微弧氧化陶瓷层。将所述如图1所示的镁合金表面微弧氧化陶瓷层浸泡在本发明实施例1提供的镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂中进行封孔处理，封孔剂温度为27℃、浸泡时间为2h，从而即可完成封孔处理。封孔处理后放在烘箱中烘干并进行观测，从而可以得到如图2所示的封孔处理后表面形貌图。对比图1和图2可知：在镁合金表面微弧氧化陶瓷层未经封孔处理时，表面布满因微弧放电而产生的微孔，这些微孔是腐蚀介质离子渗入膜层的快速通道；当镁合金表面微弧氧化陶瓷层经过封孔剂处理后，从图2a可以看出陶瓷层表面微孔已经基本全部被封孔剂封住，封孔较为均匀，从图2b可以看出封孔剂在微孔之中呈现条状生长，并逐渐堵塞整个放电微孔，使得陶瓷层孔洞结构减少，从而能够明显提高陶瓷层耐腐蚀性能。
综上可见，本发明不仅对镁合金表面微弧氧化陶瓷层的封孔效果好，而且封孔剂环保无毒，封孔工艺简单易操作，能够有效提高镁合金表面微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂，其特征在于，由以下重量份的各原料组成：硬脂酸钠5～30份，偏铝酸钠5～20份，十二烷基苯磺酸钠1～5份，质量分数为98％的乙醇20～50份，去离子水20～50份。
2.根据权利要求1所述的镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂，其特征在于，所述的硬脂酸钠、偏铝酸钠、十二烷基苯磺酸钠均为分析纯试剂。
3.一种镁合金表面微弧氧化陶瓷层的封孔方法，其特征在于，将待封孔的镁合金表面微弧氧化陶瓷层浸泡在上述权利要求1至2中任一项所述的镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂中进行封孔处理，封孔剂温度为25～30℃、浸泡时间为1～5h。
4.根据权利要求3所述的镁合金表面微弧氧化陶瓷层的封孔方法，其特征在于，先将上述权利要求1至2中任一项所述的镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂与去离子水等重量混合，从而得到封孔剂稀释液；然后将待封孔的镁合金表面微弧氧化陶瓷层浸泡在所述封孔剂稀释液中进行封孔处理。
5.根据权利要求3所述的镁合金表面微弧氧化陶瓷层的封孔方法，其特征在于，所述镁合金表面微弧氧化陶瓷层的制备方法包括：将镁合金置于含有石墨烯的电解液中进行微弧氧化处理，微弧氧化处理的时间为10～60min，输出电压为350～500V，电源占空比为30～60％，从而制得镁合金表面微弧氧化陶瓷层；
其中，所述含有石墨烯的电解液由以下重量份的各原料组成：硅酸钠10～20份，氢氧化钾5～10份、十二烷基苯磺酸钠1～5份、石墨烯0.05～0.1份。
6.一种镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂的应用，其特征在于，将上述权利要求1至2中任一项所述的镁合金表面微弧氧化陶瓷层封孔剂用于对轻合金的阳极氧化膜层、热喷涂涂层、电镀镀层进行封孔处理。
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