[發明專利]鎂合金表面無電壓化學制膜和低電壓下電化學制膜的方法

無效

• 申請號: 200810226985.4
• 申請日: 2008-11-28
• 公開（公告）號: CN101435081A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發明（設計）人: 朱立群;王喜眉;李衛平;劉慧叢
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C23F17/00
• 分類號: C23F17/00;C23C22/68;C25D11/30
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明涉及一種防腐蝕的表面處理方法，更特別的，是指一種在無電壓加載下的化學制膜、與低電壓下的電化學制膜的組合工藝下對鎂合金進行表面處理的方法。

背景技術

鎂合金因具有高的比強度、比剛度，良好的減震性、導熱性、導電性、電磁屏蔽性以及易于回收等優點，而被廣泛應用于汽車、電子、航空航天等工業部門，年應用增長率達20％，被譽為“21世紀綠色材料”。但是，鎂合金具有極強的電化學活性，其耐腐蝕性能差，大大限制了其在工業領域中的應用。因此，對鎂合金材料表面進行適當的處理以提高其耐腐蝕性，從而在發揮鎂及鎂合金的性能優勢和擴大鎂合金的應用領域方面有著重要的現實意義。

陽極氧化成膜技術因其具有生產工藝簡單成熟、膜層與基體結合力好等優點而成為鎂合金表面處理的常用方法。現在的陽極氧化技術多為上百伏至幾百伏電壓下的陽極火花氧化或微弧氧化，可在鎂合金材料表面形成幾十甚至上百個微米厚的陶瓷氧化膜層，且能顯著的改善鎂合金表面的耐磨損、耐腐蝕等性能。

然而這種高電壓下的氧化成膜過程，不僅對設備性能提出了更高要求，更重要的是高電壓成膜過程中火花放電所形成的局部高溫高壓，有可能降低鎂合金基體的力學、疲勞等機械性能。A.L.Yerokhin等研究了鎂合金微弧氧化對鎂合金疲勞極限的影響，結果表明微弧氧化使鎂合金材料的疲勞極限降低了10％左右。郭興伍等采用三點彎曲試驗研究了AZ91D鎂合金微弧氧化對鎂合金力學性能的影響，結果也表明微弧氧化處理后的AZ91D試樣的拉伸強度、屈服強度和延伸率均低于AZ91D基體本身。

此外，在高電壓微弧氧化過程中其電流效率相對低下。薛文斌等估算L2、LC4兩種鋁材微弧氧化總電流效率小于30％；L.O.Snizhko等人估計總電流效率在10％～30％之間。微弧氧化過程中的電流只有一部分為成膜時所消耗，而大部分能量則轉化為熱能，還有小部分用于水電解、光能、聲能、電源自身消耗等方面。熱能的一部分是由膜層和電解液等阻抗所產生，大部分是微弧所產生。

發明內容

本發明的目的是提出一種鎂合金表面無電壓化學制膜和低電壓下電化學制膜的方法，該復合制膜方法采用化學制膜/電化學制膜、或者電化學制膜/化學制膜的重復交替對鎂合金表面進行處理。而電化學制膜時所需的電壓僅為5～20V的低電壓環境，克服了高電壓火花放電對鎂合金基體的機械損傷。采用本發明方法在鎂合金表面制得的復合膜大大提高了鎂合金表面的耐腐蝕性。

一種鎂合金表面無電壓化學制膜和低電壓下電化學制膜的方法，有下列步驟：

第一步：基體的前處理

將鎂合金基體進行除油處理后，待用；

所述的除油工藝采用在質量百分比濃度為5～15％的氫氧化鈉和質量百分比濃度為5～15％的磷酸鈉組成的水溶液中進行，處理溫度為室溫，處理時間20～60s；

第二步：配制復合處理液

復合處理液是由含硅酸鹽的主成膜劑和含硼酸鹽的輔助劑組成的水溶液，所述復合處理溶液中硅酸鹽濃度為0.1～2mol/L，硼酸鹽的濃度為0.1～1.5mol/L，配好待用；

所述硅酸鹽可以是硅酸鈉、或者硅酸鉀；

所述硼酸鹽可以是四硼酸鈉、或者四硼酸鉀；

第三步：化學制膜/電化學制膜

將經第一步處理后的基體置于按第二步配制的復合處理液中，在復合處理液溫度為10～80℃條件下靜置反應5～10min后，然后加載電壓為5～20V條件下，陽極氧化10～60min后，取出，制得包覆復合膜的基體；

第四步：復合膜的熱處理

將包覆復合膜的基體在空氣中自然干燥10～24h后，放入恒溫爐中，在180～190℃條件下保溫45～100min，隨恒溫爐冷卻至室溫取出，即得到在鎂合金表面包覆有復合膜。

本發明鎂合金表面無電壓化學制膜和低電壓下電化學制膜的方法的優點：(1)克服了現在鎂合金陽極火花氧化或微弧氧化對設備的要求高、能源消耗大、電流效率低、高電壓火花放電時產生的高溫對鎂合金基體的機械損傷、環保性能差等缺點。(2)提供的處理溶液主要由硅酸鹽和硼酸鹽的水溶液組成，具有溶液組分簡單、穩定性能好、環保等優點。(3)采用化學/電化學工藝所獲得的復合膜層在提高鎂合金表面耐腐蝕性能的同時，減少了對鎂合金基體的機械損傷。

附圖說明

圖1是本發明的一種制膜流程框圖。

圖2是本發明的另一種制膜流程框圖。

圖3是本發明化學制膜/電化學制膜的裝置簡示圖。

具體實施方式