[發(fā)明專利]鎂合金表面蝕刻電解質溶液及其蝕刻方法

無效

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• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN102995097A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設計）人: 黃遠;張麗芬;何芳;陸兆輝
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C25F3/04
• 分類號: C25F3/04;C25F3/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

技術領域

本發(fā)明屬于金屬加工及表面處理工藝，特別是涉及一種鎂合金電化學蝕刻處理方法。

背景技術

鎂合金是目前應用中最輕的金屬材料之一，具有高的比強度、比剛度，良好的生物相容性以及機械性能，因此在航天，醫(yī)學，電子等領域得到越來越多的廣泛應用。但是鎂合金化學性質極為活潑，極易發(fā)生化學腐蝕，因此需要開發(fā)一種適用于鎂合金加工的新工藝。

目前對金屬材料的微加工大致分為干法刻蝕和濕法刻蝕兩大類：干法刻蝕，包括等離子體刻蝕、電子束加工、激光束加工和氣態(tài)反應性離子刻蝕等。濕法刻蝕，主要為化學刻蝕和電化學刻蝕。電化學刻蝕法具有設備簡單，成本低，制備條件溫和的優(yōu)點，并且通過配制新的電解質溶液和控制攪拌速度，很好的抑制橫向刻蝕，保證垂直刻蝕，是一種具有良好應用前景的方法。文獻中已有蝕刻鎂，鋁，鈦等金屬的研究，鎂合金器械已在醫(yī)學領域得到實際應用。鎂合金較之于其他金屬具有更多的物理、化學和生物性能，因而得到廣泛研究應用，但是有關電化學蝕刻鎂合金的研究較少，因此電化學蝕刻MgCaZn合金具有重要的研究和實際應用價值。

對鎂合金進行表面處理，在鎂合金表面形成耐腐蝕層，隔斷鎂合金基體與腐蝕性環(huán)境的接觸，是提高鎂合金抗腐蝕性能的有效手段。為達到理想的抗腐蝕效果，耐蝕層必須均勻，無孔，具有自修復能力與基體附著力強的特點。目前對鎂合金表面處理的研究很多，應用較為普遍的方法主要包括轉化膜、有機涂層、陽極氧化、離子注入、電鍍等方法。

發(fā)明內容

針對上述現有技術，本發(fā)明提供一種鎂合金表面蝕刻電解質溶液及其蝕刻方法，采用本發(fā)明中的電解質溶液進行蝕刻能夠很好的控制反應速度，抑制橫向腐蝕，保證縱向腐蝕，通過對表面的氟化后處理，可以提高鎂合金的抗腐蝕性，而且加工工藝簡單，操作方便，具有廣泛的應用前景。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明鎂合金表面蝕刻電解質溶液的組分及摩爾濃度如下：

NaNO₂?????????0.30~0.60mol/L；

NaOH??????????0.10~0.20mol/L；

Na₂SiO₃???????0.01~0.03mol/L；

NH₄F?????????0.01~0.03mol/L；

EDTA?????????0.01~0.03mol/L。

本發(fā)明利用上述電解質溶液對鎂合金表面蝕刻的方法包括以下步驟：

1）預處理：對鎂合金材料表面打磨、拋光，用去離子水進行超聲清洗；取適量如權利要求1至4中的任何一項的電解質溶液，在25~35℃溫度下，攪拌25~30min；

2）掩膜：將具有設計圖案的雙面膠帶紙粘在鎂合金材料欲蝕刻圖案的表面，其余表面用膠帶封好；

3）蝕刻：將上述處理過的鎂合金材料浸漬于上述電解質溶液中，以鎂合金材料作為陽極，Ag作為陰極，調節(jié)直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源的電壓為6~10V，溫度控制在30℃，攪拌速度控制在30~60r/s，進行蝕刻20~40min；然后用去離子水進行超聲清洗；

4）表面氟化處理：將上述蝕刻后的鎂合金材料浸泡到60~80℃的2.00~3.00mol/L的NH₄F溶液中10~20min，取出用去離子水進行超聲清洗，然后置于無水乙醇中浸泡12~18h，最后將掩膜去掉，從而，在鎂合金材料表面形成有蝕刻圖案。

與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

利用本發(fā)明提供的蝕刻電解質溶液對鎂合金表面進行蝕刻方法。其工藝過程簡單，操作方便，所刻蝕的圖案符合設計要求。其中，表面氟化處理是通過F-和刻蝕面出現的α-Mg發(fā)生反應生成氟化鎂網狀結構，進而提高鎂合金的耐腐蝕性。

附圖說明

圖1是采用本發(fā)明蝕刻方法得到的鎂合金表面蝕刻圖案及橫截面的SEM照片，其中：a為蝕刻圖案的SEM照片，b為橫截面的SEM照片；

圖2是本發(fā)明鎂合金蝕刻方法中表面氟化處理前、后的SEM照片，其中：a為氟化處理前（對比例）的SEM照片，b為氟化處理后（實施例1）的SEM照片；

圖3是本發(fā)明鎂合金蝕刻方法中表面氟化處理前、后的極化曲線，其中：a為氟化處理前（對比例）的極化曲線，b為氟化處理后（實施例1）的極化曲線。

具體實施方式