[發明專利]一種微弧氧化電解液和一種微弧氧化膜的制備方法

有效

• 申請號: 201810332372.2
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108277516B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 王玉江;魏世丞;梁義;王亞子;王博;郭蕾;黃玉煒;黃威
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍裝甲兵學院
• 主分類號: C25D11/02
• 分類號: C25D11/02
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

本發明提供一種微弧氧化電解液和一種微弧氧化膜的制備方法。本發明提供的微弧氧化電解液包括水溶性硅酸鹽、堿金屬氫氧化物、納米二氧化鈦和水，所述微弧氧化電解液中水溶性硅酸鹽的濃度為5～15g/L，堿金屬氫氧化物的濃度為1～2g/L，納米二氧化鈦的濃度為2～6g/L。本發明以水溶性硅酸鹽作為電解液的主要組成部分，使溶液導電，通過堿金屬氫氧化物提供弱堿性環境，以納米二氧化鈦作為添加劑，在微弧氧化的過程中，納米二氧化鈦會進入氧化形成的孔洞中，提高氧化膜的致密性，有效改善了薄膜的表面形貌。實驗結果表明，本發明提供的微弧氧化電解液制備的微弧氧化膜結構致密，孔洞明顯減少，耐蝕性好。

技術領域

本發明涉及材料表面處理技術領域，特別涉及一種微弧氧化電解液和一種微弧氧化膜的制備方法。

背景技術

微弧氧化(Micro-arc Oxidation,MAO)又稱陽極火花沉積(Anodic sparkdeposition,ASD)和等離子體電解氧化(Plasma Electrolytic Oxidation,PEO)，該技術是由傳統的陽極氧化技術基礎上發展起來的，是一種直接在A1、Mg、Ti等閥金屬表面原位生成陶瓷氧化膜的表面處理技術。微弧氧化的基本原理為：以A1、Mg、Ti等閥金屬樣品作為陽極，以不銹鋼或石墨作為陰極，將陽極和陰極共同置于一定成分的電解液中。剛開始接通電源時，發生陽極氧化，陽極表面產生大量氣泡，同時生成一層很薄的絕緣氧化膜；施加的電壓達到臨界擊穿電壓時，進入火花放電階段，氧化膜上某些薄弱的部位首先被擊穿，陽極表面開始出現無數細小的、亮度較低的火花；隨著電壓的進一步升高，進入微弧階段，陽極表面的火花逐漸變大變亮，并伴隨有爆鳴聲，陽極表面在高溫和氧等離子體的環境中不斷被擊穿、氧化熔融和冷卻凝固；隨著微弧氧化時間的不斷延長，膜層逐漸增厚，導致電阻增大，其表面的火花數量不斷減少，最終消失。微弧氧化處理后在基體表面形成的氧化膜使基體的硬度、耐蝕性及耐磨性有很大程度的提高，是一種有效的表面改性手段。

微弧氧化膜的形成和組織性能受很多因素的影響，主要有電解液參數、電參數等。目前比較常用的電解液都是弱堿性的，按電解液體系的不同可分為聚磷酸鹽體系、硅酸鹽體系、鋁酸鹽體系及復合電解液幾大體系，制備出性能優異的氧化膜。但是現有技術中的電解液制備的微弧氧化膜表面粗糙，孔洞較多，耐蝕性較差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種微弧氧化電解液和一種微弧氧化膜的制備方法。本發明提供的微弧氧化電解液制備的微弧氧化膜結構致密，孔洞少，耐蝕性好。

本發明提供了一種微弧氧化電解液，包括水溶性硅酸鹽、堿金屬氫氧化物、納米二氧化鈦和水，所述微弧氧化電解液中水溶性硅酸鹽的濃度為5～15g/L，堿金屬氫氧化物的濃度為1～2g/L，納米二氧化鈦的濃度為2～6g/L。

優選的，所述水溶性硅酸鹽包括硅酸鈉和/或硅酸鉀。

優選的，所述納米二氧化鈦的粒徑為10～30nm。

本發明還提供了一種微弧氧化膜的制備方法，使用上述技術方案所述微弧氧化電解液，以閥金屬為陽極，以不銹鋼或石墨為陰極進行微弧氧化，得到微弧氧化膜。

優選的，所述閥金屬包括鋁、鎂或鈦的金屬單質或合金。

優選的，所述微弧氧化的電源為恒流電源。

優選的，所述微弧氧化的電壓為400～600V，脈沖頻率為500～1000Hz，占空比為10～20％，電流密度為10～20A/dm²，氧化時間為10～30min。

優選的，升高至所述微弧氧化的電流密度的時間為1～3min。

優選的，所述閥金屬在微弧氧化前進行預處理。