[發明專利]一種鎂/鎂合金表面微炭球改性微弧氧化處理用電解液

有效

• 申請號: 201810705390.0
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN108950650B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 曾榮昌;李長陽;樊曉麗;馮曉磊;崔藍月;殷正正;李碩琦;張芬
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: C25D11/30
• 分類號: C25D11/30;C25D15/00
• 代理公司: 37252 青島智地領創專利代理有限公司
• 代理人: 陳海濱

本發明提供了一種鎂/鎂合金表面微炭球改性微弧氧化處理用電解液，包括硅酸鈉、氫氧化鈉和微炭球，其中，硅酸鈉的濃度為10.0?20.0g/L，氫氧化鈉的濃度為5.0?15.0g/L，微炭球的濃度為30.0?80.0mL/L。另外，本申請提供了一種利用該電解液在鎂/鎂合金表面制備微炭球改性微弧氧化薄膜的方法。利用微炭球改性的微弧氧化處理用電解液，綠色無污染，所用微炭球制備簡單，方便易得，彌補了傳統電解液的不足，有效降低了微弧氧化膜層表面微孔的數量，且具有優良的導電性能，使得膜層快速增長，極大地增加了膜層厚度，使膜層具有優異的耐蝕性能，大大延長了使用壽命，與膜層的結合為冶金結合，具有較強的結合力，SiC新相的形成使膜層硬度得到了極大提高。

技術領域

本發明涉及鎂/鎂合金表面微弧氧化技術領域，具體涉及一種鎂/鎂合金表面微炭球改性微弧氧化處理用電解液。

背景技術

鎂合金，材質輕。它具有比強度高，剛性好，電磁屏蔽性能好等特點，鎂合金壓鑄結構件被越來越廣泛地應用汽車、家電、通訊電子、輕便工具、航空航天、軍事工業等領域。目前，鎂合金(壓鑄件)主要應用于移動電話、筆記本電腦外殼、飾件等壓鑄產品，在車、家電制造等行業的應用也很廣泛。但是，由于鎂合金具有活潑的化學性質，而且電極電位較低，因此鎂合金的耐蝕性較差，不能滿足各方面應用的要求。

因此，為了滿足應用要求，就需要提高鎂合金的耐蝕性，常用的方法有：制備高純鎂；合金化；表面改性。其中以表面改性最為常見，現在比較成熟的方法有化學轉化膜、電沉積、水熱法、陽極氧化和微弧氧化等。微弧氧化是建立在陽極氧化上發展的一種新型表面改性技術，具有能耗低，操作溫度低，生產效率高，膜層耐蝕性、耐磨性好等優點，適用于制備一些耐蝕耐磨的構件比如移動電話、筆記本電腦外殼、汽車上的座椅骨架、輪轂、發動機的汽缸(頂)蓋等。

微弧氧化就是將Mg、Al和Ti等閥金屬或合金置于含有電解質的水溶液中，利用等離子體電化學和電化學原理，施加電壓，在金屬表面產生微弧放電，原位生長陶瓷層的一種新技術，因而又稱等離子體電解氧化。

影響鎂合金微弧氧化成膜質量的因素較多，其中，電解液的組成起著至關重要的作用。

鎂合金微弧氧化的電解液體系目前主要有以下類型：磷酸系、鋁酸系和硅酸系。對于磷酸鹽體系，磷酸鹽在水中溶解的情況下，可與Mg²⁺形成難溶性的配合物，吸附沉積于金屬表面，形成致密的保護膜，從而減緩鎂合金的腐蝕破壞，有利于微弧氧化膜的生長，但磷酸鹽對人體和環境有不同程度的危害，使其實際應用受到了限制。鋁酸鹽體系對環境無污染、無毒無害，微弧氧化所形成的膜層是兩層結構(外層的疏松多孔層和內層的致密層)，呈白色，表面極光滑，有良好的外觀，但在成膜速度、耐蝕性方面，鋁酸鹽體系稍差于硅酸鹽體系。硅酸鹽是最適合微弧氧化方法的電解質成分之一，可在較寬的電解液溫度及氧化電流范圍內，促進合金表面鈍化，形成性能較佳的含硅氧化膜。目前堿性硅酸鹽體系的研究及應用較廣，其基準電解液為NaOH+Na₂SiO₃，對環境的污染小，并且微弧氧化膜層對SiO₃^2-的吸附能力最強，與磷酸鹽體系、鋁酸鹽體系相比，硅酸鹽體系成膜速率較高，硬度、耐磨和耐蝕性能優異。

然而鎂合金在多數電解液中微弧氧化時會生長一層具有較大孔隙率的多孔涂層，而腐蝕介質易于聚集在這些微孔處，加速腐蝕，這就降低了鎂合金微弧氧化膜層的長期服役。

發明內容

針對上述現有技術問題，本發明提供了一種鎂/鎂合金表面微炭球改性微弧氧化處理用電解液，彌補了傳統電解液的不足，有效降低了傳統微弧氧化薄膜表面微孔的數量，提高了其耐腐蝕性能；另外本申請提供了一種利用該電解液在鎂/鎂合金表面制備微炭球改性微弧氧化薄膜的方法。

本發明采用以下的技術方案：