[發(fā)明專利]鎂合金微弧氧化低能耗黑色陶瓷膜及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210476200.5
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN103173836A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李文芳;萬小芳;于非;張果戈
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: C25D11/30
• 分類號: C25D11/30
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鎂合金表面處理領(lǐng)域，具體是一種Mg合金的低能耗微弧氧化黑色陶瓷膜及其的制備方法。?

背景技術(shù)

鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有比重輕、比強度高、減振性好，而且電磁屏蔽性強，易于回收等優(yōu)點，被認為是二十一世紀最富開發(fā)和應(yīng)用潛力的“綠色”材料。但是鎂的標準電極電位低（-2.36V），較易失電子而發(fā)生氧化反應(yīng)，從而導致鎂及鎂合金的耐腐蝕性很差，在腐蝕性介質(zhì)中很容易發(fā)生嚴重的腐蝕。眾所周知，表面處理是改善鎂合金耐腐蝕性能的最有效、最合理、應(yīng)用最廣的處理方式之一。同時由于鎂合金在3C電子產(chǎn)品上的廣泛應(yīng)用，而此類電子產(chǎn)品一般會有裝飾性的要求，使得鎂合金的表面著色也成為鎂合金表面處理工藝的一個很重要的課題。?

現(xiàn)今應(yīng)用較廣的鎂合金表面著色是傳統(tǒng)的陽極氧化著色，其過程是將經(jīng)過陽極氧化處理后的鎂及其合金置于含有金屬鹽的溶液中進行電解處理，在電場作用下使電解液中的一些特定的金屬離子滲入氧化膜的針孔中，并在針孔底部還原沉積，從而使膜層著色。陽極氧化著色存在諸多工藝缺點：（1）陽極氧化生成的氧化膜比較脆，與基體的結(jié)合性能較差，在受力的條件下很容易脫落；在很多條件下必須用樹脂或涂層進行密封，使工藝更加繁瑣;（2）電解液廢液難處理等。微弧氧化一次著色技術(shù)是近年來興起的在有色金屬表面生成陶瓷層并同時達到著色目的的表面處理技術(shù)。它通過微區(qū)瞬間高溫燒結(jié)作用直接把基體金屬轉(zhuǎn)化成氧化物陶瓷，同時在電解液添加有色鹽的情況下，通過一系列電化學和化學反應(yīng)，使有色金屬離子與基體相結(jié)合，最后形成彩色氧化膜層。微弧氧化一次著色存在以下優(yōu)點：（1）鎂合金微弧氧化有色陶瓷層與基體結(jié)合牢固，結(jié)構(gòu)致密，具有很好的耐磨損、耐腐蝕、耐高溫沖擊和優(yōu)良的電絕緣性能；（2）工藝方法簡單，對環(huán)境污染少。因此它已成為研究和開發(fā)閥金屬的一種新型方法，具有廣闊的應(yīng)用前景，代表著鎂合金表面處理的最新研究方向。?但微弧氧化也存在一些問題，尤其是高能耗問題，一直限制著該技術(shù)的工業(yè)化推廣。因此，開發(fā)一種低能耗、高效率的微弧氧化表面著色技術(shù)有很強的現(xiàn)實應(yīng)用意義。?

在關(guān)于鎂合金微弧氧化著色方面，國外相關(guān)文獻很少，國內(nèi)有部分單位做了一系列的研究，主要有以下特點：（1）溶液中含有劇毒物質(zhì)；如：通過添加重絡(luò)酸鉀在鎂合金表面進行微弧氧化著色（袁旭芳?稀土鎂合金微弧氧化深色陶瓷膜的制備［D］.?2008長春理工大學碩士學位論文）。（2）工作電壓高，單位能耗大；如：通過添加硫酸鈷在鎂合金表面制備出了黑色陶瓷膜，氧化電壓400V左右（郝建明，田新明?鎂合金微弧氧化黑色陶瓷膜的形成工藝研究［J］.材料熱處理學報，2011,32（7）：164-168.）。（3）工藝復雜，前處理需要除油、堿蝕烘干等，后處理需要清洗封孔等；如：通過添加硫酸銅與氨水的絡(luò)合物在鎂合金表面進行微弧氧化著色，氧化電壓在400V左右（臺洪波?鎂合金微弧氧化一步著色及電解液壽命研究［D］.?2009蘭州理工大學碩士學位論文?）。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，提供鎂合金微弧氧化低能耗黑色陶瓷膜及制備方法，本發(fā)明工藝操作簡單、單位能耗低、對環(huán)境污染小，所制備的黑色陶瓷膜耐蝕性能好、色澤均勻。?

實現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案：?

一種鎂合金微弧氧化黑色陶瓷膜的制備方法，包括如下步驟：

（1）前處理

將鎂鋁合金用SiC砂紙打磨，然后進行清洗并用熱風吹干，置于干燥器中待用；

（2）微弧氧化

????以鎂合金為陽極，不銹鋼薄板為陰極，將前處理后的鎂合金浸泡在電解液中，采用交流雙極性脈沖電源對鎂合金進行微弧氧化處理，完畢后將鎂合金取出用去離子水清洗，干燥。

其特征在于以加入的去離子水的體積為計算基準，所述電解液是由10～30g/L?Na₂SiO₃、10～25g/L?六偏檸酸鈉、10～16g/L?KF、8～12g/L?NH₄VO₃、1～4g/L?EDTA、2～6g/L?檸檬酸鈉和去離子水組成的。?

????進一步改進的，步驟（1）依次用150^#、400^#、600^#、800^#的SiC砂紙將鎂合金，表面打磨至劃痕方向一致。?

???進一步改進的，步驟（2）中所述陰極與陽極之間的距離為5cm。?