[发明专利]镁合金微弧氧化低能耗黑色陶瓷膜及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金表面处理领域，具体是一种Mg合金的低能耗微弧氧化黑色陶瓷膜及其的制备方法。 

背景技术

镁合金是最轻的金属结构材料，具有比重轻、比强度高、减振性好，而且电磁屏蔽性强，易于回收等优点，被认为是二十一世纪最富开发和应用潜力的“绿色”材料。但是镁的标准电极电位低（-2.36V），较易失电子而发生氧化反应，从而导致镁及镁合金的耐腐蚀性很差，在腐蚀性介质中很容易发生严重的腐蚀。众所周知，表面处理是改善镁合金耐腐蚀性能的最有效、最合理、应用最广的处理方式之一。同时由于镁合金在3C电子产品上的广泛应用，而此类电子产品一般会有装饰性的要求，使得镁合金的表面着色也成为镁合金表面处理工艺的一个很重要的课题。 

现今应用较广的镁合金表面着色是传统的阳极氧化着色，其过程是将经过阳极氧化处理后的镁及其合金置于含有金属盐的溶液中进行电解处理，在电场作用下使电解液中的一些特定的金属离子渗入氧化膜的针孔中，并在针孔底部还原沉积，从而使膜层着色。阳极氧化着色存在诸多工艺缺点：（1）阳极氧化生成的氧化膜比较脆，与基体的结合性能较差，在受力的条件下很容易脱落；在很多条件下必须用树脂或涂层进行密封，使工艺更加繁琐;（2）电解液废液难处理等。微弧氧化一次着色技术是近年来兴起的在有色金属表面生成陶瓷层并同时达到着色目的的表面处理技术。它通过微区瞬间高温烧结作用直接把基体金属转化成氧化物陶瓷，同时在电解液添加有色盐的情况下，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，最后形成彩色氧化膜层。微弧氧化一次着色存在以下优点：（1）镁合金微弧氧化有色陶瓷层与基体结合牢固，结构致密，具有很好的耐磨损、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。因此它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。 但微弧氧化也存在一些问题，尤其是高能耗问题，一直限制着该技术的工业化推广。因此，开发一种低能耗、高效率的微弧氧化表面着色技术有很强的现实应用意义。 

在关于镁合金微弧氧化着色方面，国外相关文献很少，国内有部分单位做了一系列的研究，主要有以下特点：（1）溶液中含有剧毒物质；如：通过添加重络酸钾在镁合金表面进行微弧氧化着色（袁旭芳 稀土镁合金微弧氧化深色陶瓷膜的制备［D］. 2008长春理工大学硕士学位论文）。（2）工作电压高，单位能耗大；如：通过添加硫酸钴在镁合金表面制备出了黑色陶瓷膜，氧化电压400V左右（郝建明，田新明 镁合金微弧氧化黑色陶瓷膜的形成工艺研究［J］.材料热处理学报，2011,32（7）：164-168.）。（3）工艺复杂，前处理需要除油、碱蚀烘干等，后处理需要清洗封孔等；如：通过添加硫酸铜与氨水的络合物在镁合金表面进行微弧氧化着色，氧化电压在400V左右（台洪波 镁合金微弧氧化一步着色及电解液寿命研究［D］. 2009兰州理工大学硕士学位论文 ）。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有的技术缺陷，提供镁合金微弧氧化低能耗黑色陶瓷膜及制备方法，本发明工艺操作简单、单位能耗低、对环境污染小，所制备的黑色陶瓷膜耐蚀性能好、色泽均匀。 

实现本发明目的所采用的技术方案： 

一种镁合金微弧氧化黑色陶瓷膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）前处理

将镁铝合金用SiC砂纸打磨，然后进行清洗并用热风吹干，置于干燥器中待用；

（2）微弧氧化

    以镁合金为阳极，不锈钢薄板为阴极，将前处理后的镁合金浸泡在电解液中，采用交流双极性脉冲电源对镁合金进行微弧氧化处理，完毕后将镁合金取出用去离子水清洗，干燥。

其特征在于以加入的去离子水的体积为计算基准，所述电解液是由10～30g/L Na₂SiO₃、10～25g/L 六偏柠酸钠、10～16g/L KF、8～12g/L NH₄VO₃、1～4g/L EDTA、2～6g/L 柠檬酸钠和去离子水组成的。 

    进一步改进的，步骤（1）依次用150^#、400^#、600^#、800^#的SiC砂纸将镁合金，表面打磨至划痕方向一致。 

   进一步改进的，步骤（2）中所述阴极与阳极之间的距离为5cm。