CN86108405A - 镁制品的镀覆方法及所用的电解液 - Google Patents

Abstract

一种用于镀覆镁及镁合金制品的电解液，该电解液主要由含以下物质的水溶液组成：碱金属硅酸盐(如硅酸钾)、碱金属氢氧化物(如氢氧化钾)、以及氟化物(如氢氟酸)。在镀覆工艺过程中，将镁制品浸在电解液中，在作为阳极的镁制品和浸在电解液中的阴极之间加电压直至金属表面上产生明显可见的电火花放电。使电位差保持几分钟直到形成所要求的覆层厚度。

Description

本发明是关于镁及镁合金的电解镀覆方法。一方面，本发明涉及电解镀覆镁及镁合金，在其表面上形成抗腐蚀、硬质、耐久、光滑、结合力强的覆层。另一方面，本发明涉及经过这样镀覆、适于装饰用的镁及镁合金制品。此外，本发明还涉及一种电解液，这种电解液最适于在镁及镁合金表面上形成具有上述性能和特征的覆层。

镁及镁合金在工业上已经得到广泛的应用。但是，由于镁及镁合金的反应性以及它们易受腐蚀和环境破坏，因此必须在这种金属的表面上镀覆足以抗腐蚀的保护层。当镁或镁合金用于装饰目的时，所镀覆的保护层不仅必须具有装饰效果而且还必须耐腐蚀。

很多年以来，保护金属表面（包括镁及镁合金）不受腐蚀和气候条件作用的措施一直受到人们普遍的重视。在金属表面涂油漆或搪瓷可对金属提供一定程度的保护。虽然这样的保护层具有相当的抗化学腐蚀作用，但它们在高温下易受破坏，并且与金属表面的结合较差，特别是在经受温度变化时更是如此。

为了在镁及其合金上形成更为有效和持久的保护层，人们在各种电解液中对这种金属进行了阳极化处理。虽然与涂漆或搪瓷相比，镁和镁合金的阳极化提供了更为有效的覆层，但是经过这样镀覆的金属对于予期的应用来说仍然不十分令人满意，这些覆层常常缺乏所需要的硬度、光滑度、耐久性、结合强度和/或不透水性而不能满足日益增长的工业方面和家庭方面的需要。

本发明的目的是提供一种工艺方法，用来镀覆镁及镁合金在其表面形成覆层，使之不受腐蚀和环境侵蚀以及由此而造成的破坏

本发明提供了镀覆由镁或由以镁为主成分的镁合金制成的产品、形成硬质、结合力强、光滑、均匀并抗腐蚀的覆层的方法，该方法包括，将制品浸入一种电解质水溶液中，在该电解液中放置另一种金属，以所述的制品为阳极、以所说的另一种金属为阴极，在两极之间施加大约150-400伏电压，使所述的制品表面上产生可见的电火花放电，然后保持该电压直到制品上形成的覆层达到所要求的厚度，其特征在于，电解液含有一种碱金属氢氧化物、一种氟化合物以及由碱金属硅酸盐和氟硅酸组成的这组化合物中的一种硅化合物。

另一方面，本发明提供了采用上述方法镀覆的产品。

本文中所使用的术语“镁”不仅仅是指金属镁，而且也指以镁为主成分的镁合金。

下面结合后面的实施例详细说明本发明的实施方案。

A.电解液

已经发现，具有下述成分的电解液最适合于将镁制品镀以前述性能的覆层。此外还发现，使用这种电解液可以在一道工序中使用一种阳极液完成镁制品镀覆，而不必象已有技术那样需要用氟化氢预先进行单独的处理。

一种对于实施本发明特别有效的具有代表性的电解液含有硅酸钾（K₂S_iO₃）、氢氧化钠（N_aOH）、氢氟酸（HF·H₂O）以及水。也可以将某些其它化合物代替上述任一组分，或者与上述任一组分一起使用。

在制备这种电解液时，硅酸钾是所选用的硅酸盐，但也可以使用其它的碱金属硅酸盐或碱土金属硅酸盐，其中包括硅酸钠（N_a2S_iO₃）、硅酸锂（L_i3S_iO₃）、四硅酸钾（K₂SiO₄）以及氟硅酸钾（K₂S_iF₆）。此外还可以使用氟硅酸（H₂S_iF₆），它可以单独使用也可以与上述任何硅酸盐结合使用。

无论氢氧化钠还是氢氧化钾都可以用作电解液中的碱金属氢氧化物组分。虽然可以用氢氧化锂和其它碱金属氢氧化物以及碱土金属氢氧化物来代替氢氧化钾或氢氧化钠或者与之混合使用，但是，在制备本发明的电解液时，氢氧化钾和氢氧化钠是优先选用的氢氧化物组分。

本发明的电解液的基本特征是其中含有一种氟化合物，它以氢氟酸为佳。人们相信，氢氟酸同槽液中硅酸盐组分之间的协合反应使电解液更为稳定、镁制品上覆层优质并使形成所要求覆层的所需要时间显著减少。可以将氟硅酸（H₂S_iF₆）或某种碱金属氟化物如氟化钾（KF）和氟化钠（N_aF）来代替氢氟酸，或者与之一起使用。

B.电解液的制备

在制备这种电解液时，先在水中加入硅酸盐，这通常是在接近室温的温度下进行。但是，槽液的温度一般是在大约5-70℃之间，然而以在大约20-40℃之间为佳。硅酸盐是电解液的主要成分，也是所形成覆层的主要成分。硅酸盐是以30波美度溶液的形式添加进去的，在市场上可以买到这一浓度的各种工业级硅酸盐。例如，硅酸钾可以使用30波美度的KASIL    88溶液，该溶液由宾夕法尼亚州费城石英公司（Philadelphia    Quartz    Co，Philadelphia，PA.）供应。接着，添加氢氧化物，然后再加进氢氟酸。

电解液各组分的相对量可以在很宽的范围内变化，效果大体上相同。硅酸盐量可以在大约1-200厘米³/升的范围内变化;氢氧化物量可以在大约5-50克/升的范围内变化;氢氟酸量可以在大约5-30厘米³/升的范围内变化。

应当指出，阳极液必须是强碱性的，它必须保持在大约PH12-14。因此，氢氟酸或氟化物的量不能多得使电解液的PH值明显降低到约12以下。

还应当指出，虽然以上对电解液各组分相对含量所作的规定是针对特定的组分，但是在使用上述任何组分的等效替代物时，其相对含量也可以根据上述浓度范围进行选择。

下例各实施例是实施本发明所适用的代表性阳极液：

实施例1

K₂S_iO₃（30波美度） 75厘米³

N_aOH（颗粒） 25克

HF·H₂O（10%浓度） 10厘米³

H₂O 1000厘米³

实施例2

K₂S_iO₃（30波美度） 50厘米³

N_aOH（颗粒） 25克

H₂S_iF₆10克

H₂O 1000厘米³

实施例3

K₂S_iO₃（30波美度） 75厘米³

N_aOH（颗粒） 20克

N_aF 10克

KF    3克

H₂O 1000厘米³

实施例4

N_a2S_iO₃（25波美度） 50厘米³

N_aOH（颗粒） 30克

H₂S_iF₆7克

H₂O 1000厘米³

实施例5

H₂S_iF₆30克

N_aOH（颗粒） 20克

HF·H₂O（10%浓度） 5厘米³

H₂O 1000厘米³

实施例6

H₂S_iF₆30克

KF    5克

N_aOH（颗粒） 15克

HF·H₂O（10%浓度） 5厘米³

H₂O 1000厘米³

C.镀覆方法

将待镀覆的镁制品浸入电解液中，电解液保持在大约20-40℃的温度，就所述的电解液而言使镁制品成为阳极。再将用作阴极的另一金属浸入电解液中。作为一个供选择的方案，也可以使盛放电解液的容器本身相对于镁阳极成为阴极。然后，在两个电极之间施加大约150-400伏电压。在这样的电压下，镁表面产生可见的电火花放电，放电造成了一个热环境，在这一环境中电解液的各组分与镁化合形成具有很高结合力的氟硅酸镁覆层。当达到上述电压水平时，使直流电以大约10毫安至大约3安培的电流密度通过该电解液体系约1-5分钟，以形成所需要的覆层。

由此可见，本发明的工艺方法不需要对镁进行予处理，全部作业可以在一种槽液中进行。此外，还大大缩短形成所要求覆层所需要的时间，所用的时间一般是形成已有技术中所述覆层所需时间的1/3-1/5左右。

Claims (10)

1、一种在镁制品或以镁为主成分的镁合金制品上镀覆硬质、结合力强、光滑、均匀且抗腐蚀的覆层的方法，该方法包括，将制品浸入电解质水溶液中，在所述电解液中浸入另一种金属，以所述的制品为阳极并以所述的另一种金属为阴极，在两极间施加大约150-400伏的电压，使所述制品的表面上产生可见的电火花放电，然后保持所述的电压直到制品上形成所要求的覆层厚度，其特征在于，电解液含有一种碱金属氢氧化物、一种氟化合物以及由碱金属硅酸盐和氟硅酸所组成的这组化合物中的一种硅化合物。

2、权利要求1所述的方法，其中所述的碱金属硅酸盐选自由硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂、四硅酸钾、氟硅酸钾及其混合物所组成的这组化合物。

3、权利要求1或2所述的方法，其中所述的碱金属氢氧化物选自由氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂以及其混合物所组成的这组化合物。

4、权利要求1、2或3所述的方法，其中所述的氟化合物选自由氢氟酸、氟硅酸、氟化钠、氟化钾及其混合物所组成的这组化合物。

5、上述任一项权利要求所述的方法，其中所述的碱金属硅酸盐是硅酸钾或硅酸钠，所述的碱金属氢氧化物是氢氧化钾或氢氧化钠，所述的氟化合物是氢氟酸。

6、上述任一项权利要求所述的方法，其中电解液保持在大约20-40℃的温度。

7、上述任一项权利要求所述的方法，其中电解液保持在大约PH12-14。

8、用镁或用以镁为主成分的镁合金所制成的产品，其特征在于，用上述任一项权利要求所述的方法镀有覆层。

9、在镁表面上或在以镁为主成分的镁合金表面上形成覆层用的电解液，其特征在于，所说的电解液主要由含以下物质的水溶液组成：大约1-200厘米³/升的碱金属硅酸盐、大约5-50克/升的碱金属氢氧化物、以及大约5-30厘米³/升的水溶性氟化物。

10、权利要求9所述的电解液，其中所述的碱金属硅酸盐是硅酸钾或硅酸钠，所述的碱金属氢氧化物是氢氧化钾或氢氧化钠、所述的水溶性氟化物是氢氟酸。