[发明专利]一种镁合金表面黑色硬质微弧氧化陶瓷膜处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种属于镁合金表面黑色硬质陶瓷膜处理工艺技术，尤其是涉及一种镁合金表面黑色硬质微弧氧化陶瓷膜处理方法。

背景技术

镁合金是应用在现代工业合金中比重最轻的一种合金，它具有较高的强度重量比[1]和良好的防震性能，主要应用在导弹导引系统，起落轮毂，发动机机壳等零部件。近年来镁及其合金成为轻质结构材料重要的代替产品[2-3]。镁合金还应用在高强度、高减振性、电磁屏蔽性和要求良好的力学性能的汽车及电子工业领域[4]。镁最基本的优点是低密度（1.74g/cm³），用镁合金铸件代替铝合金铸件，可在同等强度下使工件的重量减轻25～30%。据估计，在运输工具上减重10%可以带来5.5%的能耗效益[5]，可见使用镁及其合金能降低能耗并且带来可观的经济效益。镁合金表面黑色陶瓷膜在电子及光学领域的应用具有非常广阔的前景。由于镁的这些优良特性，国际上对镁的消耗日益增加，世界各国对镁及其合金的开发研究也在积极进行。我国的镁蕴藏丰富，近年来，我国开始研究开发镁产品的成型及表面处理工艺。

虽然镁具有众多的优点，但是镁是极其活泼的金属，标准电极电位为-2.36V，而且在常用介质中的电位也都很低，是工业合金中最负的。所以镁合金的耐蚀性较差，呈现出极高的化学和电化学活性。加之，镁的氧化膜无自愈合能力的特性，因此镁及其合金产品，使用前必须进行表面处理。而且要求表面保护涂层具有足的耐腐蚀性、硬度，以避免镁制品遭受光线照射或意外碰擦时局部涂层破坏而导致腐蚀失效。

对于镁合金表面的硬化、抗腐蚀处理工艺，近年来已得到了极大的发展，如硬质阳极氧化、铬酸处理等，在产业界已得到了广泛的应用。微弧氧化工艺是近年来发展起来的一种有色金属（如铝、镁、钛等）表面处理工艺，尤其是从二十世纪九十年代开始，该工艺已成为国内学术界的研究热点，并且逐渐得到产业界的认可。尤其镁合金的表面微弧氧化处理，由于氧化镁铝陶瓷层的较高硬度、抗擦伤及抗腐蚀能力，使该技术广泛地应用于镁合金产品的表面处理。然而，镁合金微弧氧化处理的陶瓷膜色泽大多为白色或灰白色，深色特别是黑色硬质陶瓷膜的处理，成为镁合金微弧氧化的一大难题。

发明内容

本发明是提供一种镁合金表面黑色硬质微弧氧化陶瓷膜处理方法，其主要是解决现有技术所存在的镁合金微弧氧化处理的陶瓷膜色泽大多为白色或灰白色，无法处理成深色乃至黑色等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的一种镁合金表面黑色硬质微弧氧化陶瓷膜处理方法，其特征在于所述的处理方法包括以下步骤：

a．在水中投入磷酸钠20g/L-40g/L，氟化钠5g/L-20g/L，氢氧化钠0.5-1g/L，钼酸钠1g/L-5g/L，碳酸钾 5g/L-8g/L，钨酸钠2g/L-5g/L硫酸铜 25g/L -40g/L，重铬酸钾10g/L -15g/L，配制成碱性电解溶液；

b．将配制好的碱性电解溶液在20-30℃下恒温充分搅拌，再经20-30℃下恒温充分静置，待用；

c．将镁合金、不锈钢板浸入到碱性电解溶液中，以镁合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，接上电源后对镁合金表面进行微弧氧化处理，处理时电源脉冲频率范围为300Hz -800Hz，脉冲占空比为10%-40%，正负脉冲个数比为5-10:1，处理电压为300V-450V，直到在镁合金表面原位生长一层致密的黑色硬质陶瓷膜。

本发明是将待处理的镁合金为阳极、不锈钢板作为阴极，应用以磷酸盐为主要成分的碱性电解溶液对镁合金表面进行微弧氧化处理，该工艺方法简便、高效。在20min内即可在镁合金表面制备出10-30um的黑色硬质陶瓷膜。该陶瓷膜具有色泽均匀，致密，黑度高，色泽稳定性好，不易褪色，陶瓷膜硬度高达600Hv-800Hv等优点。通过该工艺处理提高镁合金的色泽稳定性、表面抗划伤性以及耐磨性。

作为优选，所述的步骤a中碱性电解溶液的pH值范围为10-13。

作为优选，所述的步骤b中恒温搅拌的时间为5-24小时，恒温静置的时间为12-24小时。

作为优选，所述的步骤c中微弧氧化处理的时间为5-60分钟。

因此，本发明改变了原有镁合金表面先进行陶瓷化处理，再进行黑色着色处理的工艺方法，本发明可完成一次性在镁合金表面获得黑色硬质陶瓷膜，工艺简便，高效，短时间即可在镁合金表面制备出黑色硬质陶瓷膜，该陶瓷膜具有色泽均匀，致密，黑度高，色泽稳定性好，不易褪色，等优点；另外本发明只对镁合金表面陶瓷化，尺寸变化微小，工件不发生变形。