镁合金微弧氧化制备古铜色陶瓷膜层的电解液及方法.pdf

本发明提供了一种用于镁合金微弧氧化制备古铜色陶瓷膜层的电解液，以及利用该电解液处理镁合金表面获得古铜色陶瓷膜层的方法，所述电解液为偏铝酸钠、氢氧化钠、酒石酸和钨酸钠的水溶液，电解液组成如下：偏铝酸钠10-20g/L，氢氧化钠1-10g/L，酒石酸1-10g/L，钨酸钠1-10g/L，溶剂为去离子水。依发明所述电解液对镁合金表面进行微弧氧化，所得到的陶瓷膜层表面较光滑，颜色均匀，且膜层表面均匀平整。

1.一种镁合金微弧氧化制备古铜色陶瓷膜层的电解液及方法，其特征在于所述电解液为偏铝酸钠、氢氧化钠、酒石酸和钨酸钠的水溶液。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于所述电解液组成如下：偏铝酸钠 10 - 20 g/L氢氧化钠 1 - 10 g/L酒石酸 1 - 10 g/L钨酸钠 1 - 10 g/L溶剂为去离子水。3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于所述电解液组成如下：偏铝酸钠 15 g/L氢氧化钠 4 g/L酒石酸 5 g/L钨酸钠 6 g/L溶剂为去离子水。4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的电解液，对镁合金进行表面处理的方法，所述方法包括：采用直流脉冲微弧氧化装置对镁合金表面进行微弧氧化，将镁合金作阳极浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，控制电流密度为5-15 A/dm2，不断搅拌下恒流微弧氧化时间为5-20 min，得到表面包覆陶瓷膜层的镁合金。5.根据权利要求3所述的电解液，对镁合金进行表面处理的方法，所述方法如下：电解液组成为：偏铝酸钠15 g/L，氢氧化钠4 g/L，酒石酸5 g/L，钨酸钠6 g/L，溶剂为去离子水；采用20 kW直流脉冲微弧氧化装置对镁合金表面进行微弧氧化，将镁合金作阳极浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，控制电流密度为5-15 A/dm2，不断搅拌下恒流微弧氧化时间为5-20 min，得到表面包覆陶瓷膜层的镁合金。

镁合金微弧氧化制备古铜色陶瓷膜层的电解液及方法

技术领域

本发明涉及一种用于镁合金微弧氧化制备古铜色陶瓷膜层的电解液，以及利用该电解液处理镁合金表面获得古铜色陶瓷膜层的方法。

背景技术

镁合金因具有储量大、轻质耐用、比强度高、易回收再利用、价格低廉等特点，而被誉为21世纪的理想的现代工业材料，日益被广泛应用于军工、汽车飞机电脑五金等工业产品，但耐蚀性差是制约镁合金发挥优势的一个重要因素，因而对镁合金进行表面改性成为镁合金使用时必须进行的工序，特别是在汽车、电子产品等方面为进一步提高产品的耐蚀性和装饰性更增加了对镁合金表面色彩多样的要求。

目前，通过主要的镁合金表面着色技术得到的膜层不是与基体的附着力差、表面耐蚀耐磨性差，就是表面色彩单一、颜色均匀。然而通过在有色金属表面原位生长陶瓷层的新技术—微弧氧化技术可以克服以上缺点。微弧氧化技术是近年来国内新兴的一种镁合金表面处理技术，利用该技术可以直接在镁合金表面原位生长出陶瓷层，陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐磨、耐蚀和耐高温的特点，因而通过微弧氧化处理过的产品的表面性质得到了相应的改善。微弧氧化技术耗资低，处理工艺简单，易于实现膜层功能调节，对环境无污染，符合当前清洁工业的发展要求特点。所得的微弧氧化有色膜也具有很好的硬度和耐磨、防腐性，而且还具有颜色均匀、色彩多样等特点。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于镁合金微弧氧化制备古铜色陶瓷膜层的电解液，以及利用该电解液处理镁合金表面获得古铜色陶瓷膜层的方法。

为达到发明目的，本发明所采用的技术方案是：配置电解液，并加入到微弧氧化电解槽中，在制备过程中用搅拌器对槽液进行搅拌，使电解液分布更加均匀。

所述电解液为偏铝酸钠、氢氧化钠、酒石酸和钨酸钠的水溶液，电解液组成如下：

偏铝酸钠 10 - 20 g/L

氢氧化钠 1 - 10 g/L

酒石酸 1 - 10 g/L

钨酸钠 1 - 10 g/L

溶剂为去离子水。

优选的，电解液组成如下：

偏铝酸钠 15 g/L

氢氧化钠 4 g/L

酒石酸 5 g/L

钨酸钠 6 g/L

溶剂为去离子水。

本发明还涉及利用前述电解液对镁合金进行表面处理的方法，所述方法包括：采用直流脉冲微弧氧化装置对镁合金表面进行微弧氧化，将镁合金作阳极浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，控制电流密度为5-15 A/dm2，不断搅拌下恒流微弧氧化时间为5-20 min，得到表面包覆陶瓷膜层的镁合金。

优选的，所述方法如下：电解液组成为：偏铝酸钠15 g/L，氢氧化钠4 g/L，酒石酸5 g/L，钨酸钠6 g/L，溶剂为去离子水；采用20 kW直流脉冲微弧氧化装置对镁合金表面进行微弧氧化，将镁合金作阳极浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，控制电流密度为5-15 A/dm2左右，不断搅拌下恒流微弧氧化时间为5-20 min左右，得到表面包覆陶瓷膜层的镁合金。

所述镁合金为AZ31镁合金，其成分(质量分数%)为：2.5-3.5 Al，0.6-1.4Zn，0.2-1.0 Mn，0.08 Si，0.03 Fe，0.10 Cu，0.001 Ni，杂质小于 0.1%，余量为Mg。

本发明的有益效果为：（1）所述陶瓷膜层表面较光滑，颜色均匀；（2）所获得膜层表面均匀平整；（3）本发明对镁合金的材质、形状、尺寸等无特殊要求，具有良好的通用性，原料十分廉价、易得。

具体实施方式

下面结合具体方式对本发明进行进一步描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

实施例1：

原料配制：偏铝酸钠30 g，氢氧化钠8 g，酒石酸8 g，钨酸钠 12g，去离子水2 L，AZ31镁合金基体。

材料制备：按上述组成，将偏铝酸钠、氢氧化钠、酒石酸和钨酸钠加入去离子水中配成电解液，加入到微弧氧化电解槽中，并对其进行搅拌。

采用20 kW直流脉冲微弧氧化装置对镁合金表面进行微弧氧化，工艺流程为：砂纸打磨、除油、去离子水、漂洗、微弧氧化、自来水漂洗、自然干燥，电解液为分析纯的水溶液，试样作阳极浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，控制电流密度为10A/dm2，不断搅拌下恒流微弧氧化时间为8 min，得到表面光滑的古铜色陶瓷膜层。

实施例2：

原料配制：偏铝酸钠20 g，氢氧化钠2 g，酒石酸15g，钨酸钠 20g，去离子水2 L，AZ31镁合金基体。

材料制备：按上述组成，将偏铝酸钠、氢氧化钠、酒石酸和钨酸钠加入去离子水中配成电解液，加入到微弧氧化电解槽中，并对其进行搅拌。

采用20 kW直流脉冲微弧氧化装置对镁合金表面进行微弧氧化，工艺流程为：砂纸打磨、除油、去离子水、漂洗、微弧氧化、自来水漂洗、自然干燥，电解液为分析纯的水溶液，试样作阳极浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，控制电流密度为5 A/dm2，不断搅拌下恒流微弧氧化时间为20 min，得到表面光滑的古铜色陶瓷膜层。

实施例3：

原料配制：偏铝酸钠40 g，氢氧化钠20 g，酒石酸2 g，钨酸钠15g，去离子水2 L，AZ31镁合金基体。

材料制备：按上述组成，将偏铝酸钠、氢氧化钠、酒石酸和钨酸钠加入去离子水中配成电解液，加入到微弧氧化电解槽中，并对其进行搅拌。

采用20 kW直流脉冲微弧氧化装置对镁合金表面进行微弧氧化，工艺流程为：砂纸打磨、除油、去离子水、漂洗、微弧氧化、自来水漂洗、自然干燥，电解液为分析纯的水溶液，试样作阳极浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，控制电流密度为15 A/dm2，不断搅拌下恒流微弧氧化时间为5 min，得到表面光滑的古铜色陶瓷膜层。

实施例4：

原料配制：偏铝酸钠30 g，氢氧化钠8 g，酒石酸10 g，钨酸钠 12g，去离子水2 L，AZ31镁合金基体。

材料制备：按上述组成，将偏铝酸钠、氢氧化钠、酒石酸和钨酸钠加入去离子水中配成电解液，加入到微弧氧化电解槽中，并对其进行搅拌。

采用20 kW直流脉冲微弧氧化装置对镁合金表面进行微弧氧化，工艺流程为：砂纸打磨、除油、去离子水、漂洗、微弧氧化、自来水漂洗、自然干燥，电解液为分析纯的水溶液，试样作阳极浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，控制电流密度为10 A/dm2，不断搅拌下恒流微弧氧化时间为15 min，得到表面光滑的古铜色陶瓷膜层。

采用HMV-IT 显微硬度计测试试样的显微硬度，下表为四种实例下制备的样品不同点处的显微硬度值：

表1

实例 显微硬度（HV）1521,547,518,532,5522539,528,553,512,5343521,515,531,543,5634510,558,543,572,548

由表1可知，本发明方法获得的陶瓷涂层显微硬度值变化较小，均分布在500至600之间，分布均匀。