[發明專利]鎂合金微弧氧化制備深綠色陶瓷膜的方法

無效

• 申請號: 200810050857.9
• 申請日: 2008-06-23
• 公開（公告）號: CN101302641A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 潘利華;楊春霞;臺洪波;金臣廣;張樹恒;李俊玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C25D11/30
• 分類號: C25D11/30;C04B35/14
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司
• 代理人: 馬守忠

技術領域

本發明屬于鎂合金表面處理技術領域，涉及鎂合金微弧氧化制備深綠色陶瓷膜的方法。

技術背景

鎂合金是金屬結構材料中質量最輕的金屬，具有比強度高、電磁屏蔽性好、減震性好、鑄造性能優異等一系列優點，但其極活潑的化學特性限制了它的應用。

微弧氧化(Microarc?Oxidation，簡稱MAO)又稱等離子體氧化或陽極火花沉積。該技術是將鋁，鎂，鈦，鈮等輕金屬及其合金置于一定電解液中，在熱化學，等離子化學和電化學的共同作用下，在金屬表面生成陶瓷氧化膜層。

20世紀30年代初期，Gunterschulze和Betz合作研究并相繼報道，浸在電解液中的金屬在高壓電場作用下，表面會出現火花放電現象，放電火花對金屬表面有破壞作用。后來又發現，在一定條件下，利用高壓電場也可以生成氧化膜。(張文華，胡正前，馬晉.[J]有色金屬.2004，1)

從70年代開始，前蘇聯，美國，德國開始了對微弧氧化的研究，所采用的電源模式開始是直流電，以后又采用正弦交流電和調制電流(脈沖電流)。被氧化處理的基體材料主要是鋁合金和鈦合金，(WirtzG.P，Brown?S.D，Kriven?W.M，Ceramic?Coatings?by?Anodic?SparkDepostion[J]，Mater.Manuf.Process，6(1)：87-115，1991)。歐美國家通常將這種形成表面氧化膜的方法稱為陽極火花沉積(或火花放電陽極氧化)。前蘇聯則稱之為微弧氧化，并與1998年研究了微弧氧化在鋁合金表面獲得彩色陶瓷涂層技術。

進入90年代以來，美、德、俄、日等國家加快了微弧氧化的研究開發工作。在世界范圍內，各研究單位所用電源形式多樣，研究工作也各具特色，俄羅斯對微弧氧化技術的研究與開發應用，無論是研究水平還是應用規模上都處于領先地位。(劉全心.電參數對鎂合金微弧氧化膜層的顯微結構和耐蝕性能的影響.華中科技大學碩士學位論文)

中國從90年代開始關注這項技術，在引進吸收俄羅斯技術的基礎上，以耐磨、裝飾膜層的形式開始走向實用階段。目前，在鎂合金微弧氧化技術的研究和發展上，在其合金表面的防護性方面，國外整體水平高于中國，但在裝飾性方面，至今在國外沒有查到相關文獻?，F在中國國內有關微弧氧化技術的研究主要集中在陶瓷層的組織結構分析及溶液體系和電參數對陶瓷層性能的影響等方面。對鎂合金微弧氧化膜層色澤的研究相對較少，僅有西安理工大學利用釩酸鹽與其它物質的不同配比得到棕色和綠色系列的陶瓷膜(王衛鋒，蔣百靈，李均明，時惠英.[J]《新技術新工藝》·材料與表面處理術，2006(3))，還有高引慧，李文芳等人用高錳酸鉀作為著色劑制得的黃色陶瓷膜(高引慧，李文芳，杜軍，張啟禮，揭軍.[J]材料科學與工程學報2005，23(4))。目前大家對于微弧氧化著色的研究主要集中于采用陰離子做為著色添加劑。

發明內容

與陰離子相比較而言，金屬陽離子色彩豐富，本發明以此思路為出發點，采用金屬陽離子Cu²⁺為著色添加劑，在鎂合金表面制備出深綠色陶瓷膜。不同的電解液對膜層有不同的著色效果，氧化膜的色澤主要是由氧化膜中所形成的金屬氧化物及其鹽類的結構所決定的。

隨著鎂合金冶金成型加工技術的成熟和表面處理技術的日趨完善，對其裝飾性提出了新的要求，鎂合金微弧氧化處理獲得的陶瓷膜具有特殊的結構和功能，但膜層顏色單調，不能滿足其制品在諸多領域色澤多元化的需求。若既能保證其具有優異耐蝕性，又可獲取不同色彩陶瓷膜，鎂合金微弧氧化技術的發展與應用將會被迅速推廣，同時鎂合金的應用范圍也將大大擴展。

本發明采用金屬陽離子Cu²⁺為主要著色劑，首先用氨水將其絡合生成銅氨絡離子Cu(NH₃)₂²⁺，加入到以硅酸鈉為主鹽的基礎電解液中，對鎂合金進行微弧氧化的同時進行著色，在合金表面制備出一系列配比不同(Microsoft?PowerPoint自定義顏色模式)深綠色陶瓷膜。保證鎂合金耐蝕、耐磨的同時又可以獲得深綠色陶瓷膜，滿足某些特殊領域需求，拓展了其應用領域。

下面詳細介紹鎂合金微弧氧化深綠色陶瓷膜制備方法的步驟和條件：

I、使用的試劑為：

主成膜劑：硅酸鈉(Na₂SiO₃·9H₂O)，

成膜輔助劑：氟化鉀(KF)，