[发明专利]一种微弧氧化电解液及在基体表面制备金黄色陶瓷层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在基体(本发明所述基体是指铝或铝合金，例如：型号为LY12、5025、5252的铝合金)表面原位生长有色陶瓷层领域，尤其涉及一种微弧氧化电解液及在基体表面制备金黄色陶瓷层的方法。

背景技术

铝质材料是用量仅次于钢铁的重要金属材料，在航空航天、交通运输、印刷、建筑等领域被广泛应用。由于铝质材料颜色单一、耐蚀性差，因此为了提高铝质材料的装饰效果和抗腐蚀性能，铝质材料一般都要进行表面处理。

目前，比较成熟的在铝合金表面进行着色的方法主要有阳极氧化膜染料着色法、阳极氧化膜电解着色法、阳极氧化直接着色法，但这些着色方法都存在较为严重的环境污染问题。为了解决这些着色方法的环境污染问题，研发人员提出了一种新型表面处理技术——微弧氧化，它突破了传统阳极氧化技术中对工作电压的限制，将工作区域引入到了高压放电区，利用微弧放电产生的瞬间高温烧结作用直接在基体表面原位生长陶瓷层，从而提高这些材料的表面性能。微弧氧化技术能够同时对大量形状复杂的零件进行全方位的表面处理，不受材料尺寸形状的限制，而且不会产生环境污染，因此微弧氧化是一种极具发展前景的金属表面处理技术。

在现有技术中，使用微弧氧化处理对基体进行着色只能在基体表面制备出金黄色或黑色的陶瓷层，很难得到颜色鲜艳的陶瓷层；在一些文献中曾提及通过在酸性微弧氧化电解液中添加Cu²⁺、Co⁺等金属阳离子能在基体表面制备出蓝色陶瓷层，但酸性微弧氧化电解液会对微弧氧化设备造成较大腐蚀，容易引发安全事故，而且会对环境造成污染。

发明内容

针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种微弧氧化电解液及在基体表面制备金黄色陶瓷层的方法，能够在基体表面制备出与基体结合力强的金黄色陶瓷层，而且不会对微弧氧化设备造成腐蚀，也不会造成环境污染。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种微弧氧化电解液，由水、成膜剂、着色剂、表面活性剂、pH值调节剂混合而成，并且各组分的含量为：在每升水中，成膜剂为8～20g，着色剂为1.1～11g，表面活性剂为3～5g；而pH值调节剂的用量使该微弧氧化电解液的pH值在20℃时达到9～10；其中，所述成膜剂为可溶性偏铝酸盐；所述的着色剂由钨酸钠和高锰酸钾按照10:1的质量比混合而成。

一种在基体表面制备金黄色陶瓷层的方法，采用了上述技术方案中所述的微弧氧化电解液进行微弧氧化处理，并且微弧氧化的处理时间为5～60min，微弧氧化的工作电压为250～450V。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例所提供的微弧氧化电解液采用采用可溶性偏铝酸盐作为成膜剂，并采用钨酸钠与高锰酸钾按照10:1的质量比混合作为着色剂，同时通过对成膜剂、着色剂、表面活性剂三者的配比进行调整，以及对微弧氧化的处理时间和工作电压进行有效控制，从而能够在基体表面制备出与基体结合力强的金黄色陶瓷层。此外，由于该微弧氧化电解液中不含对环境污染较大的重金属离子，而且该微弧氧化电解液的pH值为9～10，呈碱性，因此本发明所提供的微弧氧化电解液及在基体表面制备金黄色陶瓷层的方法不会对微弧氧化设备造成腐蚀，也不会造成环境污染，能够满足各种行各业对金黄色表面的基体的要求。

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为采用Bruker D8-Focus型X-射线衍射仪对本发明实施例1加工出的表面原位生长出金黄色陶瓷层的LY12铝合金圆片进行检测，从而得到的X-射线衍射图谱(XRD图谱)。

图2为对本发明实施例1加工出的表面原位生长出金黄色陶瓷层的LY12铝合金圆片进行厚度检测，从而得到如图2所示的LY12铝合金圆片厚度示意图。

图3为采用SSX-550扫描电子显微镜对本发明实施例1加工出的表面原位生长出金黄色陶瓷层的LY12铝合金圆片进行拍摄而得到的扫描电子显微镜照片。

图4为对本发明实施例1加工出的表面原位生长出金黄色陶瓷层的LY12铝合金圆片进行陶瓷层结合力检测，从而得到的结合力示意图。

具体实施方式