[發明專利]一種含Al2O3納米粒子的鎂合金陽極材料

在審

• 申請號: 201811148935.9
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN110965106A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 張亮東
• 申請（專利權）人: 張亮東
• 主分類號: C25D11/30
• 分類號: C25D11/30;C25D15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種含Al2O3納米粒子的鎂合金陽極材料，通過在電解液中添加不同濃度的納米Al2O3在鎂合金表面制備包含納米粒子的復合陽極氧化膜，可以進一步提高鎂合金表面的硬度、耐磨性能及耐蝕性能，拓展鎂合金的應用。隨著納米顆粒的加入，增大了溶液電阻，從而使得成膜電壓提高。納米粉末的添加量與復合氧化膜的性能沒有線性相關性。當電解液納米顆粒的濃度為109/L時，可以獲得表面光滑平整、孔徑細小均勻的復合氧化膜，此時復合氧化膜具有最優的耐蝕性和耐磨性能。

所屬技術領域

本發明涉及一種表面涂覆材料，尤其涉及一種含Al2O3納米粒子的鎂合金陽極材料。

背景技術

鎂及鎂合金因其低密度、高比強度和比剛度等優異的物理、機械性能以及無毒性、資源豐富等優點被廣泛應用于航空材料、結構材料以及生物植人材料領域。但是鎂合金耐蝕性、耐磨性差的特性卻大大限制了其應用和發展，特別是在苛刻條件下的應用。因此，采用表面處理技術來增強鎂合金表面力學和化學性能可以拓展鎂合金的應用。

應用于鎂合金表面的表面處理技術包括電鍍、化學鍍、陽極氧化、轉化膜、氣相沉積以及激光熔覆等。在這些表面處理技術中，陽極氧化由于具有一次性成膜面積大、生產成本低、得到的氧化膜與基體結合性能良好、漆基結合性能好等優勢在工業生產中得到廣泛應用。

發明內容

本發明的目的是為了改善鎂合金的硬度、耐磨性，設計了一種含Al2O3納米粒子的鎂合金陽極材料。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

含Al2O3納米粒子的鎂合金陽極材料的制備原料包括：AZ31鎂合金，試樣尺寸為20mm×2mm，樣品表面用水砂逐級打磨，丙酮除油，乙醇脫水，吹干待用。添加到電解液中的納米粉為粒徑500nm的Al2O3。

含Al2O3納米粒子的鎂合金陽極材料的制備步驟為：復合陽極氧化的電解液配方及工藝條件為50g/L氫氧化鈉，80g/L硅酸鈉，1mL/L植酸，5-20g/L Al2O3納米粒子，1.2g/L有機添加劑，適量表面活性劑。鎂合金為陽極，不銹鋼為陰極，采用直流電源恒電流模式進行氧化。氧化過程中電流密度保持15mA/cm²，氧化時間20min，氧化過程中控制電解液溫度低于30℃，并采用磁力攪拌器不斷攪拌以使納米粉充分懸浮。

含Al2O3納米粒子的鎂合金陽極材料的檢測步驟為：采用Nano Test納米壓痕測試系統測試復合陽極氧化膜的硬度，最大載荷150mN，加載及卸載速率均為10mN/s，每個試樣測5個點，取其平均值。氧化膜的表面及磨痕形貌用JOEL JSM-6460LV型掃描電鏡觀察，采用掃描電鏡附帶的能譜儀(EDS)測試表面成分。復合陽極氧化膜室溫下的耐蝕性能檢測采用EG&G 273電化學測試系統，腐蝕介質為3.5%NaCl溶液，采用標準三電極系統，參比電極為飽和甘汞電極，鉑電極為輔助電極，工作電極為1cm²的復合氧化膜。試樣在溶液中靜置30min后開始進行動電位極化曲線測試，掃描速度為0.5mV/s。在HSR-2M型高速往復摩擦磨損試驗機上測試鎂合金基體和復合陽極氧化膜的于摩擦磨損性能，偶件材料采用6mm、硬度為698HV的GCrl5鋼球，滑動速度為3cm/s，載荷為10N，并在掃描電子顯微鏡下觀察磨痕形貌。

本發明的有益效果是：