镁合金微弧氧化电解液及其制备方法和镁合金表面处理方法技术

本发明专利技术提供了一种镁合金微弧氧化电解液及其制备方法和镁合金表面处理方法，涉及电解液技术领域，包括氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠、钼酸钠、四硼酸钠、酒石酸钠、植酸钠、纳米聚四氟乙烯、氮化钛和碳化钛。本发明专利技术提供了一种镁合金微弧氧化电解液，上述电解液无Cr，P和F等有害元素，满足环保要求，不会造成环境污染。此外，还提供了一种镁合金表面处理方法，通过该镁合金表面处理方法能在微弧氧化电解液中对镁合金表面进行恒流微弧氧化。

Magnesium alloy micro-arc oxidation electrolyte and its preparation method and magnesium alloy surface treatment method

The invention provides a magnesium alloy micro-arc oxidation electrolyte and its preparation method and magnesium alloy surface treatment method, which relates to the technical field of electrolyte, including sodium hydroxide, sodium silicate, sodium carbonate, sodium molybdate, sodium tetraborate, sodium tartrate, sodium phytate, nano-polytetrafluoroethylene, titanium nitride and titanium carbide. The invention provides a magnesium alloy micro-arc oxidation electrolyte, which has no harmful elements such as Cr, P and F, meets the requirements of environmental protection and does not cause environmental pollution. In addition, a surface treatment method for magnesium alloys is provided, through which constant current micro-arc oxidation can be carried out on the surface of magnesium alloys in micro-arc oxidation electrolyte.

【技术实现步骤摘要】
镁合金微弧氧化电解液及其制备方法和镁合金表面处理方法
本专利技术涉及电解液
，具体而言，涉及一种镁合金微弧氧化电解液及其制备方法和镁合金表面处理方法。
技术介绍
镁合金是21世纪最具开发前景的“绿色环保型材料”，其凭借着密度低，比强度和比刚度高，减震性好，切削加工性能和抛光性能优等一系列优点，在汽车，航空航天，建筑，兵器工业，3C产品等领域具有不可小觑的应用潜力。相对于其他金属材料而言，镁合金的电负性很强，在潮湿的环境中极易发生腐蚀。虽然镁合金是工程应用中最轻的金属材料，但是其较差的耐蚀性却使其在应用中受到了限制。因此，增强镁合金的耐蚀性已经成为了世界各国研究的热点。提高镁合金耐蚀性的有效途径之一是在镁基体表面提供一层耐蚀的表面层作为腐蚀屏障，对基体形成有效保护。实践中常用的镁合金表面处理技术主要有微弧氧化、化学转化膜、化学镀、电镀及有机涂层。其中微弧氧化可在镁合金表面上生成耐蚀性及耐磨性能优良的陶瓷薄膜。与其他同类技术比较，工艺简单，操作方便，获得的膜层综合性能优异，是目前最为重要的镁合金表面防护技术。微弧氧化技术由传统的阳极氧化技术发展而来，突破了传统阳极氧化技术的电压限制，将工作区域提升到高电压区域，大大提高了氧化膜的致密性和耐磨性。影响微弧氧化技术的因素很多，比如：电解液组分与浓度、电参数、电解液pH值、温度、氧化时间等。其中电解液组分与浓度是影响镁合金微弧氧化膜性能的重要因素。传统的微弧氧化电解液大都采用Cr6+，磷酸盐及氟化物，对人类及环境带来严重危害。因此，开发无铬、无磷、无氟的微弧氧化电极液配方及相应的技术工艺，已成为现今镁合金微弧氧化研究的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种镁合金微弧氧化电解液。采用该电解液可在镁合金表面生成氧化膜，且氧化膜的微孔分布均匀、粗糙度小、耐蚀性好，并且电解液无Cr，P和F等有害元素，满足环保要求，不会造成环境污染。本专利技术的另一目的在于提供一种镁合金微弧氧化电解液的制备方法。通过该制备方法制备出的镁合金微弧氧化电解液能在镁合金表面生成耐蚀性能优良的氧化膜。本专利技术的另一目的在于提供一种镁合金表面处理方法。通过该镁合金表面处理方法能在微弧氧化电解液中对镁合金表面进行恒流微弧氧化。本专利技术是这样实现的：一方面，本专利技术提供了一种镁合金微弧氧化电解液，其包括以下组分：氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠、钼酸钠、四硼酸钠、酒石酸钠、植酸钠、纳米聚四氟乙烯、氮化钛和碳化钛。在本专利技术较佳的实施例中，上述电解液包括：氢氧化钠10-80g/L，硅酸钠20-65g/L，碳酸钠2-12g/L，钼酸钠2-10g/L，四硼酸钠20-60g/L，酒石酸钠2-10g/L和植酸钠2-10g/L。在本专利技术较佳的实施例中，上述纳米聚四氟乙烯浓度为1-6g/L，纳米聚四氟乙烯平均粒径为100-800nm；优选的，纳米聚四氟乙烯平均粒径为200-600nm。在本专利技术较佳的实施例中，上述氮化钛的平均粒径为40-600nm，碳化钛的平均粒径为40-600nm；优选的，氮化钛的平均粒径为50-200nm，碳化钛的平均粒径为50-200nm。在本专利技术较佳的实施例中，上述氮化钛为改性氮化钛，改性氮化钛通过如下方式制得：采用氮化钛原料在含阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的改性溶液中进行表面改性处理后制得；优选的，改性氮化钛在电解液中的浓度为1-8g/L；碳化钛为改性碳化钛，改性碳化钛通过如下方式制得：采用碳化钛原料在含阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的改性溶液中进行表面改性处理后制得；优选的，改性碳化钛在电解液中的浓度为1-8g/L。在本专利技术较佳的实施例中，上述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠或其组合，非离子表面活性剂为OP-10。采用不同的阴离子表面活性剂配方与非离子表面活性剂组合对氮化钛和碳化钛进行改性，所制得的氧化膜厚度不同，耐蚀性不同。在本专利技术较佳的实施例中，上述阴离子表面活性剂在改性溶液中的质量分数为3-5％，非离子表面活性剂在改性溶液中的质量分数为1-3％，氮化钛原料与改性溶液的质量比为1:80-1:200，碳化钛原料与改性溶液的质量比为1:80-1:200。在本专利技术较佳的实施例中，上述表面改性处理条件为：时间为2-4h，温度为40-50℃。不同的表面改性处理时间和处理温度，所制得的电解液不同，在镁合金表面生成的氧化膜厚度不同，耐蚀性能不同。另一方面，本专利技术提供了一种制备电解液的方法，其包括：将氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠、钼酸钠、四硼酸钠、酒石酸钠、植酸钠、纳米聚四氟乙烯、氮化钛和碳化钛与水混合。另一方面，本专利技术提供了一种镁合金表面处理方法，其包括如下步骤：镁合金表面处理步骤：将作为阳极的镁合金浸入如上述的镁合金微弧氧化电解液中进行恒流微弧氧化。在本专利技术较佳的实施例中，进行恒流微弧氧化所用的电源为脉冲电源。在本专利技术较佳的实施例中，电流密度为1A/dm2-5A/dm2，频率范围为100Hz-500Hz，占空比为10％-30％。本专利技术的有益效果是：本专利技术所提供的一种镁合金微弧氧化电解液无Cr，P和F等有害元素，为镁合金微弧氧化环保型、无公害的工业化方向提供了应用基础。通过提供镁合金微弧氧化电解液的制备方法，制备出的微弧氧化电解液能在镁合金表面生成光滑、致密、附着力强、耐蚀性能优良的氧化膜。此外，本专利技术还提供了一种镁合金表面处理方法，通过该方法能在镁合金表面生成微弧氧化膜。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1本实施例提供的镁合金微弧氧化电解液包括：NaOH：60g/L，Na2SiO2：20g/L，Na2CO3：4g/L，Na2MoO4：8g/L，Na2B4O7：25g/L，酒石酸钠：3g/L，植酸钠：2g/L；纳米聚四氟乙烯：2g/L；氮化钛：6g/L；碳化钛：6g/L。本实施例的电解液的制备方法如下：氮化钛的平均粒径为50nm，置于含有质量分数1.5％的十二烷基硫酸钠、2％的十二烷基磺酸钠和1％的OP-10水溶液中进行表面改性处理。具体的处理条件为：时间为4h，溶液温度为40℃，氮化钛与上述阴离子和非离子表面活性剂处理液溶液的质量比为1:130。碳化钛的平均粒径为100nm，置于含有质量分数1.5％的十二烷基硫酸钠、2％的十二烷基磺酸钠和1％的OP-10水溶液中进行表面改性处理。具体的处理条件为：时间为4h，溶液温度为40℃，碳化钛与上述阴离子和非离子表面活性剂处理液溶液的质量比为1:130。将氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠、钼酸钠、四硼酸钠、酒石酸钠、植酸钠、纳米聚四氟乙烯、改性后的氮化钛和改性后的碳化钛与水配成氧化电解液。采用本实施例的电解液进行镁合金表面处理方法如下：1.板材预处理：样品为AZ31镁合金板材，将镁合金板材制成试样用喷砂、砂纸或机械打磨，除去镁合金板材表面的毛刺、氧化物、脱膜剂、切削油等异物，减小镁合金板材表面的粗糙度；打磨结束后依次进行蒸馏水清洗、丙酮超声清洗、蒸馏水清洗、吹干，得到镁合金试样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镁合金微弧氧化电解液，其特征在于，其包括以下组分：氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠、钼酸钠、四硼酸钠、酒石酸钠、植酸钠、纳米聚四氟乙烯、氮化钛和碳化钛。

【技术特征摘要】
1.一种镁合金微弧氧化电解液，其特征在于，其包括以下组分：氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠、钼酸钠、四硼酸钠、酒石酸钠、植酸钠、纳米聚四氟乙烯、氮化钛和碳化钛。2.根据权利要求1所述的一种镁合金微弧氧化电解液，其特征在于，所述电解液包括：氢氧化钠10-80g/L，硅酸钠20-65g/L，碳酸钠2-12g/L，钼酸钠2-10g/L，四硼酸钠20-60g/L，酒石酸钠2-10g/L和植酸钠2-10g/L。3.根据权利要求1所述的一种镁合金微弧氧化电解液，其特征在于，纳米聚四氟乙烯浓度为1-6g/L，纳米聚四氟乙烯平均粒径为100-800nm；优选的，所述纳米聚四氟乙烯平均粒径为200-600nm。4.根据权利要求1所述的一种镁合金微弧氧化电解液，其特征在于，氮化钛的平均粒径为40-600nm，碳化钛的平均粒径为40-600nm；优选的，所述氮化钛的平均粒径为50-200nm，所述碳化钛的平均粒径为50-200nm。5.根据权利要求1所述的一种镁合金微弧氧化电解液，其特征在于，所述氮化钛为改性氮化钛，所述改性氮化钛通过如下方式制得：采用氮化钛原料在含阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的改性溶液中进行表面改性处理后制得；优选的，所述改性氮化钛在所述电解液中的浓度为1-8g/L；所述碳化...

【专利技术属性】
技术研发人员：屠晓华，李加友，缪程平，张洋，徐雅玲，于建兴，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33