[发明专利]一种掺杂稀土盐和石墨烯的微弧氧化黑色膜层制备方法

说明书

本发明提供一种掺杂稀土盐和石墨烯在AZ91D镁合金表面制备黑色微弧氧化膜层的制备方法及应用，其制备方法主要包括以下步骤：(1)砂纸打磨至镁合金基体表面光滑并用丙酮清洗除油；(2)去离子水洗净基体表面后吹干；(3)采用双极性脉冲电源，采用的电解液配方为Na₂SiO₃5～15g/L，NaOH 1～10g/L，EDTA5～10g/L，KMnO₄1～10g/L，La(NO₃)₃0～1g/L，石墨烯0～1g/L。调整合适的电参数和非电参数，在金属基体表面制备出黑色微弧氧化膜层。本发明制备的黑色微弧氧化膜层耐腐蚀性能、耐磨性能大幅提升，黑色膜层和镁合金结合力增强，生成的黑色膜层质地坚硬、均匀且致密。

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种AZ91D镁合金表面微弧氧化黑色膜层的制备方法及镁合金防腐。

背景技术

随着技术的发展，金属在工业及日常生活中的应用越来越广，由于镁有密度小、韧性好的特点，所以镁合金有着极大地应用潜力和经济价值，其被大量用于生产飞机、飞船、人造卫星等。但由于镁金属的电位低，镁极易被腐蚀且颜色单一，很难满足现代人生产生活的需求，通过微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面原位生成颜色均匀且耐蚀致密的膜层是提高镁合金性能及拓宽镁合金应用范围的有效手段。

微弧氧化技术经过几十年的发展，国内外研究人员主要研究了微弧氧化工艺机理、参数影响等，微弧氧化的着色技术还处于起步阶段。现有的镁合金着色技术主要还停留于阳极氧化阶段，传统的阳极氧化技术制备出的黑色陶瓷膜层与基体结合力不强，且涂层硬度较低，易褪色_。

本发明基于其着色盐KMnO₄中的MnO₄^-1受热可分解生成呈现颜色的氧化物的着色原理，表面产物Mn₅O₈呈现黑色，Mn₃O₄呈现黑褐色。锰盐带颜色的氧化物综合作用使微弧氧化陶瓷层颜色近似于黑色，因此提出向电解液中添加锰盐来制备镁合金黑色微弧氧化膜层设计的思路。并且在基础电解液中添加适量的稀土盐和石墨烯会提高金属的腐蚀电位，降低腐蚀电流，极化电阻明显增加，从而使镁合金的耐蚀性能大幅提升。本发明通过对微弧氧化中电解液配方进行调控优化，制备出黑度纯正、耐蚀且致密均匀的黑色微弧氧化膜层，为改善镁合金外观、拓宽其使用范围有提供了设计思路和方法，对延长镁合金寿命、提高其性能有重要的作用。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种黑色微弧氧化膜层的制备方法，膜层与AZ91D镁合金基体结合性能好，基体表面黑色颜色均匀纯正，金属表面生成致密的陶瓷涂层可以大幅提升镁合金的耐蚀性，此技术改善了镁合金的外观，提高镁合金的性能，使其应用范围更广。

一种黑色微弧氧化膜层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，对镁合金基体表面用砂纸进行打磨处理并用丙酮溶液和去离子水清洗干净且吹干；

步骤二，将处理后的镁合金基体放入硅酸盐体系的电解液中，并在电解液中加入适量的KMnO₄、EDTA、La(NO₃)₃和石墨烯。

步骤三，采用双极性脉冲电源，调整合适的电参数和非电参数，在金属基体表面制备出耐蚀且致密均匀的黑色微弧氧化膜层。

根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微弧氧化复合电解液配方为：所述Na₂SiO₃含量为5～15g/L，NaOH含量为1～10g/L，KMnO₄含量为1～10g/L，EDTA含量为5～10g/L，La(NO₃)₃为0～1g/L，石墨烯为0～1g/L。