CN110408975A - 低压微弧氧化电解液、方法及其产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微弧氧化技术领域，具体是涉及一种能够在低电压条件下对镁合金进行微弧氧化的低压微弧氧化电解液、方法及其产品。本发明的低压微弧氧化电解液以浓度计，包括：硅酸钠15‑30g/L，成膜助剂2‑5g/L，柠檬酸盐1‑5g/L，碱性调节剂12‑18g/L，三乙醇胺2.5‑3.5ml/L，溶剂为去离子水。相较于现有技术，本发明的低压微弧氧化电解液能够在较低电压条件下对镁合金进行微弧氧化，所得到微弧氧化膜层能够满足盐雾测试及喷漆信赖性测试，上述微弧氧化过程既节约电能又保证了微弧氧化膜层的性能。

Description

低压微弧氧化电解液、方法及其产品
【技术领域】
本发明涉及微弧氧化技术领域，具体是涉及一种能够在低电压条件下对镁合金进行微弧氧化的低压微弧氧化电解液、方法及其产品。
【背景技术】
微弧氧化又称微等离子体氧化，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。具有材料表面硬度高、耐磨性能好、工艺可靠、设备简单、操作方便等特点。
现阶段，在对金属进行微弧氧化时需设置高电压，如果电压不足即不满足微弧氧化条件，就很难在金属表面上生成一层致密的氧化陶瓷膜。以镁合金微弧氧化为例，为了保证微弧氧化陶瓷膜层的性能优良，微弧氧化的最高电压一般能达到400V以上。
然而，设置过高电压，耗电量也随之增高,不利于能源节约；同时，过高电压对微弧氧化现场作业人员也会构成生产安全隐患。
有鉴于此，实有必要开发一种低压微弧氧化电解液、方法及其产品，以解决上述问题。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提供一种能够于低电压条件下进行微弧氧化处理的微弧氧化电解液。
为了达到上述目的，该低压微弧氧化电解液以浓度计，包括：
较佳的，所述成膜助剂为氟化钾。
较佳的，所述柠檬酸盐为柠檬酸钠。
较佳的，所述碱性调节剂为氢氧化钠。
本发明包括一种使用上述低压微弧氧化电解液进行微弧氧化处理的方法，其包括：
(1)配制微弧氧化电解液；
(2)设置微弧氧化电源；
(3)对镁合金试制片进行微弧氧化；
(4)清洗所述镁合金试制片并烘干。
较佳地，所述微弧氧化电源为30A300V型双向脉冲电源。
较佳地，所述镁合金试制片的材质为镁合金AZ91D或镁合金AZ31。
较佳地，所述步骤(3)微弧氧化的最高电压不超过150V。
较佳地，上述方法还包括有步骤(5)，即对微弧氧化处理后的所述镁合金试制片分别进行盐雾测试及喷漆信赖性测试。
本发明还包括一种产品，其为使用本发明的低压微弧氧化电解液通过微弧氧化得到的产品。
相较于现有技术，本发明的低压微弧氧化电解液能够在较低电压条件下对镁合金进行微弧氧化，所得到微弧氧化膜层能够满足盐雾测试及喷漆信赖性测试，上述微弧氧化过程既节约电能又保证了微弧氧化膜层的性能。
【具体实施方式】
以下给出使用本发明的低压微弧氧化电解液进行微弧氧化的一较佳实施例。
选用镁合金AZ91D为材料制成的试制片，试制片的尺寸为110*70*1.5mm。然后对该试制片进行充分脱脂除油处理，通常是将试制片放入以丙酮及无水乙醇为组分的清洗剂中，在超声波清洗剂中清洗5-10分钟。然后放入烤箱中，在120℃温度下，将试制片烘干备用。
配置微弧氧化电解液，本实施例分别配制20g/L的硅酸钠、3g/L的氟化钾、1g/L的柠檬酸钠、15g/L的氢氧化钠，3ml/L的三乙醇胺，溶剂均为去离子水，待所有药品分别溶解后静置1h。将以上各类溶液混合在一起，搅拌均匀，此时得到透明状的微弧氧化电解液。
其中，本发明的低压微弧氧化电解液配方所用各类药剂的纯度均为99％，电解液配方中的各个组分浓度均以此为准。
设置微弧氧化电解参数，本实施例选用电流为30A、电压为300V的双向脉冲电源。具体设置电流密度为1.2A/dm2，占空比20％，频率550Hz，起弧电压设置为280V，终止电压设置为320V，微弧氧化时间为5分钟，于电解槽内将镁合金试制片作为阳极，不锈钢板作为阴极，进行微弧氧化处理，得到微弧氧化后的试制片，经测量其陶瓷膜层厚度为10um。
用纯水清洗试制片表面残留的微弧氧化电解液，然后将试制片在150℃下烘干60分钟。
最后对微弧氧化完成的试制片进行一系列性能测试。
上述表格中的铅笔硬度测试、橡皮耐磨测试、RCA耐磨测试、酒精耐磨测试、耐脏污测试、利边测试、耐化妆品(护手霜)测试、汗渍测试均属于喷漆信赖性测试的子项目，上述实施例采用了惠普测试标准。
本发明的微弧氧化电解液配方于相应浓度范围内均能够于镁合金表面形成微弧氧化膜，本实施例仅选取其中一组最佳浓度加以说明。
上述微弧氧化过程中的微弧氧化电学参数还可以设置为电流密度1.2-1.5A/dm2，电压为80-150V，频率550Hz，占空比20％，微弧氧化时间为3-8min，最终能得到5-15um的致密陶瓷膜。电学参数及氧化时间不同，对成膜厚度具有影响。本实施例仅选取了效果较佳的一组电学参数。通电时间延长有利于膜厚增加，但也应该控制在一定范围内，时间过长会导致表面膜层被击穿而变粗糙。
其中，上述实施例是以镁合金AZ91D作为实验对象，也可以对其它镁合金例如镁合金AZ31进行低电压条件下的微弧氧化，所得到的微弧氧化陶瓷膜在盐雾测试及喷漆信赖性测试中效果俱佳。需要指出的是，针对铝合金ADC12、铝合金5052、铝合金6061在低电压条件下(指最高电压不超过150V)无法得到性能优良的微弧氧化陶瓷膜层，只有达到430-500V的高电压才能保证铝合金微弧氧化陶瓷膜层的性能。所以，本发明的低压微弧氧化电解液仅限于针对镁合金的低电压微弧氧化处理。
本发明低压微弧氧化电解液配制的关键在于向电解液中加入了一定浓度的三乙醇胺。加入三乙醇胺后，能够使镁合金试制片在电解液中通电时快速起弧，形成辉光放电，从而在较低的起弧电压和终止电压条件下就能完成微弧氧化。因此本发明的电解液能够在低电压条件下完成微弧氧化。
此外，三乙醇胺是一种不导电的有机溶剂，具有一定的络合作用，加入到电解液中会影响到电解液的导电性能。换言之，三乙醇胺过量会使微弧氧化陶瓷膜成膜困难，因此实际使用过程中应当控制三乙醇胺的用量，以本发明的用量范围为准。
其中，使用本发明的低压微弧氧化电解液制得的镁合金微弧氧化陶瓷膜与油漆、电着色(electro-dialysis)等表面处理还有较好的结合性能，能够较好地附着在微弧氧化膜层上。
相较于现有技术，本发明的低压微弧氧化电解液能够在较低电压条件下对镁合金进行微弧氧化，所得到微弧氧化膜层能够满足盐雾测试及喷漆信赖性测试，上述微弧氧化过程既节约电能又保证了微弧氧化膜层的性能。
需要指出的是，本发明不限于上述实施方式，任何熟悉本专业的技术人员基于本发明技术方案对上述实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，都落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种能够于低电压条件下进行微弧氧化处理的低压微弧氧化电解液，其特征在于，以浓度计，包括：
溶剂为去离子水。
2.根据权利要求1所述的低压微弧氧化电解液，其特征在于，所述成膜助剂为氟化钾。
3.据权利要求1所述的低压微弧氧化电解液，其特征在于，所述柠檬酸盐为柠檬酸钠。
4.根据权利要求1所述的低压微弧氧化电解液，其特征在于，所述碱性调节剂为氢氧化钠。
5.一种使用如权利要求1至4中任意一项所述低压微弧氧化电解液的微弧氧化方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)配制微弧氧化电解液；
(2)设置微弧氧化电源；
(3)对镁合金试制片进行微弧氧化；
(4)清洗所述镁合金试制片并烘干。
6.根据权利要求5所述的微弧氧化方法，其特征在于，所述微弧氧化电源为30A300V型双向脉冲电源。
7.根据权利要求5所述的微弧氧化方法，其特征在于，所述镁合金试制片的材质为镁合金AZ91D或镁合金AZ31。
8.根据权利要求5所述的微弧氧化方法，其特征在于，所述步骤(3)微弧氧化的最高电压不超过150V。
9.根据权利要求5所述的微弧氧化方法，其特征在于，所述微弧氧化方法还包括步骤(5)，即对微弧氧化处理后的所述镁合金试制片分别进行盐雾测试及喷漆信赖性测试。
10.一种产品，其特征在于，所述产品为使用如权利要求1至4中任意一项所述的低压微弧氧化电解液处理过后所获得的产品。
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