[發明專利]一種鋁酸鹽電解液及其在制備鎂合金微弧氧化膜中的應用

有效

• 申請號: 201210328083.8
• 申請日: 2012-09-06
• 公開（公告）號: CN102851720A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 樓白楊;鮑亮
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C25D11/30
• 分類號: C25D11/30
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;俞慧

（一）技術領域

本發明涉及一種鋁酸鹽電解液及其在制備鎂合金微弧氧化膜中的應用。

（二）背景技術

鎂合金是目前最輕的金屬結構材料之一，被譽為21世紀的“綠色工程材料”。電子工業中對鎂合金的需求緣于鎂合金具有質量輕、剛度大和薄壁鑄造性能良好等優點。缺點是，基體硬度低，易被腐蝕，抗磨損能力差。目前主要的防腐蝕方法是在其表面形成氧化膜或涂層，主要方法有：化學轉化處理，陽極氧化，金屬涂層，激光處理和其他表面處理技術，但各自有所缺陷，比如化學轉化膜較薄、軟，防護能力弱，一般只用作裝飾或防護層中間層；陽極氧化膜的脆性較大、多孔，在復雜工件上難以得到均勻的氧化膜層；金屬涂層缺點是前處理中的Cr、F及鍍液對環境污染嚴重，鍍層中多數含有重金屬元素，增加了回收的難度與成本而且由于鎂基體的特性，對結合力還需要改善；鎂合金在激光處理時易發生氧化、蒸發和產生汽化、氣孔以及熱應力等問題，而且激光處理技術成本較高。

微弧氧化(Microarc?Oxidation)又稱微等離子體氧化或陽極火花沉積。它是在Mg、Al、Ti等有色金屬表面原位生長陶瓷膜的一種新技術。微弧氧化(MAO)突破傳統陽極氧化技術的限制，電壓由工作區域引入到高壓放電區。電壓由幾十伏迅速提高到幾百伏，氧化電流由小電流發展到大電流，使工件表面產生火花放電、輝光甚至火花斑。采用該技術能在合金表面生長一層致密的氧化物陶瓷膜。該膜與基體結合力強、厚度可控制，并且處理工件尺寸變化小，極大改善了合金的耐磨損、耐腐蝕、抗熱沖擊及絕緣性能，在航空、航天、機械、電子以及生物材料等領域有廣泛的應用前景。但是，目前的鎂合金微弧氧化技術還不夠成熟，問題主要為氧化膜表面不均勻，耐蝕性差，采用的電解液劇毒等缺點。

（三）發明內容

本發明的第一個目的是提供一種鋁酸鹽電解液，所述電解液不含對環境和人體有害的Cr⁶⁺離子和p元素，成分簡單，工藝穩定，由其形成的鎂合金微弧氧化膜致密、美觀、抗腐蝕性能較好。

本發明的第二個目的是提供所述的鋁酸鹽電解液在制備鎂合金微弧氧化膜中的應用，所制得的鎂合金微弧氧化膜致密、美觀、抗腐蝕性能較好。

下面對本發明的技術方案做具體說明。

本發明提供了一種鋁酸鹽電解液，所述的鋁酸鹽電解液由NaAlO₂、NaOH、KF和去離子水配制而成，其中各組分含量為：NaAlO₂?12~20g/L，NaOH?4~10g/L，KF5~15g/L，并且所述的鋁酸鹽電解液的pH值在10~12之間。

優選的，所述的鋁酸鹽電解液中各組分含量為：NaAlO₂12g/L，NaOH?4g/L，KF15g/L。

本發明還提供了所述的鋁酸鹽電解液在制備鎂合金微弧氧化膜中的應用，所述應用包括如下步驟：

（1）鎂合金經過預處理得到預處理過的鎂合金；

（2）將所述的鋁酸鹽電解液置于不銹鋼電解槽中，以預處理過的鎂合金作為陽極，以不銹鋼電解槽作為陰極，啟動電源對預處理過的鎂合金進行微弧氧化處理，微弧氧化的工藝參數為：電流密度40~140mA/cm²，占空比10~40%，頻率為400~1000Hz，通電時間10~40min；

（3）將經過微弧氧化處理的鎂合金清洗、干燥，即在所得鎂合金表面獲得微弧氧化膜。

本發明所述鎂合金采用鑄造鎂合金，優選采用AZ91D鎂合金。

所述步驟（1）中，所述的預處理包括常規的切割、打磨、除油、干燥等步驟。本領域技術人員可以根據實際需要將鎂合金切割成一定尺寸的小塊(如尺寸為32*32*10mm的小塊)。所述的打磨可使用800＃、1000＃、1200＃水砂紙逐級打磨至表面平整光滑，然后用酒精沖洗，涼風烘干。所述的除油為：對打磨好的鎂合金進行堿洗處理，堿洗液的組分為NaOH?20~40g/L，Na₂CO₃15~25g/L，Na₃PO₄30~50g/L，堿洗時間為1~12分鐘，然后用酒精沖洗，涼風烘干。所述的鎂合金在除油后放入干燥皿中備用。

所述步驟（2）中，采用單向正向脈沖電流，恒流法模式進行微弧氧化處理。

所述步驟（3）中，經過微弧氧化處理的鎂合金用去離子水清洗、烘干后，即在所述鎂合金表面制得微弧氧化膜。

與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在：