[发明专利]一种镁合金表面陶瓷膜制备方法

说明书

本发明公开了一种镁合金表面陶瓷膜制备方法，包括以下步骤：将经过预处理的镁合金置于电解液中，作为阳极，通过双极性脉冲恒流微弧氧化所述镁合金，得带有陶瓷膜的镁合金；其中，所述电解液由1～5g/L苯酚、Na₂SiO₃ 5～15g/L、六偏磷酸钠10～20g/L、KF 5～10g/L、NaOH 2～5g/L和水组成。本发明方案可实现镁合金表面微弧氧化黑色陶瓷膜的快速制备，该方法成膜时间短、工作电压低、能耗小，制备的陶瓷膜呈黑色、膜层致密且光滑、耐蚀性能好，制备成本低廉，适于工业推广。

技术领域

本发明涉及合金表面处理技术领域，具体涉及一种镁合金表面处理方法。

背景技术

镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金，由于具有轻质高强、易加工、抗电磁干扰强及抗震性好等优点，其在3C电子、交通运输等工业领域有广阔的应用前景。然而，由于自身耐蚀性较差使得镁合金的大规模使用受到了极大的限制，近年来，微弧氧化以工艺简单、电解液环保、膜层结合力优良等优点成为常用的镁合金表面防护。

镁合金的微弧氧化起源于阳极氧化，镁合金阳极氧化最早出现在Evangelides等人的研究发明中，其通过微区瞬间高温烧结作用直接将基体金属转化成氧化物陶瓷，通过一系列电化学和化学反应，使有色金属离子与基体相结合，最后形成陶瓷氧化膜层。微弧氧化具有以下优点：(1)镁合金微弧氧化有色陶瓷层与基体结合牢固，结构致密，具有较好的耐磨损、耐腐蚀、耐高温冲击和优良的电绝缘性能；(2)工艺方法简单，对环境污染少。因此，其已成为研究和开发阀金属的一种新型方法，具有广阔的应用前景，代表着镁合金表面处理的最新研究方向。尽管微弧氧化制备的膜层具有其它制备方法无法比拟的优点，但是由于微弧氧化过程中等离子体放电的本质决定了微弧氧化陶瓷膜层存在多孔特性，而多孔结构的存在导致膜层致密性差，耐蚀性不佳。因此，如何降低镁合金微弧氧化膜层的孔隙率，已经成为提高镁合金微弧氧化膜层耐蚀性能需要解决的关键问题。

在基础电解液中加入添加剂被认为是一种简单有效地提高镁合金微弧氧化膜层耐蚀性能的重要手段。添加剂的加入不仅能有效地抑制尖端放电，稳定微弧氧化过程的电压，而且能抑制反应过程中气体的外溢，从而改善膜层质量及性能，而且添加剂可以选择的种类多，对于膜层性能改善具有极大提升空间。添加剂的加入不仅可以改善镁合金微弧氧化电解液的电导率，降低起弧电压，减少能量的消耗，而且有些具有氧化能力的添加剂可以参与膜层形成从而实现对膜层性能的改善。电解液中加入丙三醇能够有效地抑制尖端剧烈放电现象，稳定微弧氧化过程，改善膜层性能；随着丙三醇含量的增加，氧化膜层厚度逐渐降低；添加丙三醇能使氧化膜层表面孔洞变小，微裂纹数量减少，膜层外观质量得到极大的改善；丙三醇对陶瓷层相组成无明显影响，但MgO含量增加，Mg₂SiO₄的含量则有所降低。例如，乌迪等人开发了一种在微弧氧化电解液中加入添加剂丙三醇的技术，得到的膜层厚度逐渐降低但致密性明显改善。中国发明专利申请文件CN108118380A公开了一种高致密性耐蚀耐磨镁合金微弧氧化膜的制备方法，具体公开了一种以偏铝酸盐和磷酸盐为主盐，加入一些可以形成陶瓷或不溶性盐的添加剂，使得形成不同的陶瓷和不溶性盐。利用这些陶瓷或盐的熔点不同，在微弧氧化过程中其冷却时间也不一样，使得冷却后的熔体会填充先冷却的熔体留下的孔洞，从而形成高致密性的微弧氧化膜。然而这些方法操作较为复杂。

中国发明专利申请文件CN109440164A公开了一种镁合金微弧氧化黑色陶瓷膜及其制备方法，具体公开了通过在电解液中添加成膜促进剂碳酰肼，降低起弧电压，提高膜层质量，膜层耐蚀性能好，黑度值小，色泽均匀且膜基结合更牢固的黑色陶瓷层，具有制备膜层质量高、制备效率高等优点，但碳酰肼的价格较高。因此，仍需进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出另一种镁合金表面陶瓷膜制备方法，通过该方法制得的陶瓷膜耐蚀性能好且膜层更致密且成本更低廉。

根据本发明实施方式的镁合金表面陶瓷膜制备方法，包括以下步骤：