一种基于碳酸盐添加剂诱导CO2增强析气对膜层结构进行调制的镁合金微弧氧化方法技术

一种基于碳酸盐添加剂诱导CO2增强析气对膜层结构进行调制的镁合金微弧氧化方法，涉及一种微弧氧化方法。本发明专利技术提供一种基于碳酸盐添加剂诱导CO2增强析气对膜层结构进行调制的镁合金微弧氧化方法，既可在阳极区产生CO2气体，又可以对膜层表面结构进行调制。方法：一、微弧氧化处理液的配制；二、镁合金表面除油清洗；三、水洗；四、微弧氧化处理；五、干燥，即得到微弧氧化陶瓷膜。本发明专利技术在氧气析出的同时有二氧化碳析出，并通过二氧化碳分解逸出在膜层表面形成一定孔隙，达到对膜层的孔隙率进行调节的目的，进而调整膜层结构。应用于材料表面处理技术领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微弧氧化方法。
技术介绍
镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、减震性好、电磁屏蔽性好等特点，因而越来越广泛地被应用于航空、汽车和电子通讯等工业领域。但是由于镁是非常活泼的金属，极易氧化，而其表面膜疏松多孔，对基体的保护能力差，不适合使用于大多数的腐蚀环境，其耐蚀性差的缺点制约了其进一步的应用。微弧氧化，又称等离子体微弧氧化，它是将镁、铝、钛等金属及其合金置于电解质溶液中，在高温、高压、热化学、等离子体化学和电化学等共同作用下使材料的表面产生火花放电生成陶瓷膜层的方法。该技术具有工艺简单，环境污染少、效率高等特点，且微弧氧化陶瓷膜具有膜基结合力强、耐磨损、耐腐蚀、耐高温氧化以及绝缘性好等优点，因此利用微弧氧化对镁合金进行表面处理具有良好的前景。在微弧氧化过程中，阳极区会有气体产生。阳极区产生的气体对于微弧氧化放电有重要的意义，进而会直接影响到微弧氧化膜层的结构和膜层的性能。常规微弧氧化过程中，阳极区产生的气体仅为氧气，并没有别的气体产生，对微弧氧化膜层结构的控制中，主要是依靠电学参数的控制或者电解液浓度变化而实现，但是这样会造成有些时候兼顾了放电，兼顾不了性能。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于碳酸盐添加剂诱导(X)2增强析气对膜层结构进行调制的镁合金微弧氧化方法，既可在阳极区产生CO2气体，又可以对膜层表面结构进行调制。本专利技术一种基于碳酸盐添加剂诱导(X)2增强析气对膜层结构进行调制的镁合金微弧氧化方法，按以下步骤进行一、微弧氧化处理液的配制在室温下向蒸馏水中加入主成膜剂，不断搅拌至完全溶解后加入PH值调节剂，不断搅拌至完全溶解后再加入(X)2增强析气添加剂，然后不断搅拌至完全溶解，即得到微弧氧化处理液；二、镁合金表面除油清洗 将镁合金试件放入浓度为20 100g/L的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中清洗2 5min ； 三、水洗接着用50 60°C的蒸馏水清洗镁合金试件表面；四、微弧氧化处理经步骤二和步骤三处理后的镁合金试件，用铝线连接后放入电解槽中，用步骤一配制的微弧氧化处理液进行微弧氧化，电源参数为频率50 2000Hz，占空比5% 50%，开动搅拌系统和冷却系统，调节电流，电流密度为1 20A/dm2，处理过程中微弧氧化处理液温度控制在10 40°C，工作时间为1 300min，即得到微弧氧化后的镁合金试件；五、干燥将微弧氧化后的镁合金试件自然风干，即得到微弧氧化陶瓷膜；其中步骤一所述微弧氧化处理液中主成膜剂的浓度为5 80g/L，pH值调节剂的浓度为0. 5 4g/L，CO2增强析气添加剂的浓度为 2 20g/L。本专利技术的反应原理如下在未添加碳酸盐之前阳极产生的主要气体为02，其反应为:40Γ — 2H20+02+4e ；添加了碳酸盐之后阳极产生的气体除A夕卜，还有CO2，产生CO2的反应为Mg-2e — Mg2+Mg2++C0: — MgCO3MgCO3 — Mg(HO)2 个反应通过MgCO3的瞬间高温分解逸出CO2,使得在膜层表面留下一定尺寸的孔隙， 达到改变膜层显微结构的目的。本专利技术在常规的电解液溶液中添加碳酸盐添加剂，可以在阳极产生碳酸盐，碳酸盐进而在微弧氧化放电瞬间高温下分解产生二氧化碳，该方法改变了常规微弧氧化阳极区只有氧气析出的特性，在氧气析出的同时有二氧化碳析出，并且通过二氧化碳分解逸出在膜层表面形成一定孔隙，达到对膜层的孔隙率进行调节的目的，使得微弧氧化膜层结构可调，进而改变了膜层的性能，具有极其重要的意义。附图说明图1为用不含有碳酸钠的微弧氧化处理液制备得到的微弧氧化陶瓷膜膜层表面的形貌图；图2为具体实施方式二十四制备的微弧氧化陶瓷膜膜层表面的形貌图；图3为本实施方式制备的微弧氧化陶瓷膜和用不含有碳酸钠的微弧氧化处理液制备得到的微弧氧化陶瓷膜膜层的耐腐蚀性能曲线图；图4为用不含有碳酸钠的微弧氧化处理液制备得到的微弧氧化陶瓷膜膜层表面的形貌图；图5为具体实施方式二十五制备的微弧氧化陶瓷膜膜层表面的形貌图。具体实施例方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。具体实施方式一本实施方式基于碳酸盐添加剂诱导(X)2增强析气对膜层结构进行调制的镁合金微弧氧化方法，按以下步骤进行一、微弧氧化处理液的配制在室温下向蒸馏水中加入主成膜剂，不断搅拌至完全溶解后加入PH值调节剂，不断搅拌至完全溶解后再加入CO2增强析气添加剂，然后不断搅拌至完全溶解，即得到微弧氧化处理液；二、镁合金表面除油清洗将镁合金试件放入浓度为20 100g/L的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中清洗2 5min ；三、水洗接着用50 60°C的蒸馏水清洗镁合金试件表面；四、微弧氧化处理经步骤二和步骤三处理后的镁合金试件，用铝线连接后放入电解槽中，用步骤一配制的微弧氧化处理液进行微弧氧化，电源参数为频率50 2000Hz，占空比5% 50%，开动搅拌系统和冷却系统，调节电流，电流密度为1 20A/dm2，处理过程中微弧氧化处理液温度控制在10 40°C，工作时间为1 300min，即得到微弧氧化后的镁合金试件；五、干燥将微弧氧化后的镁合金试件自然风干，即得到微弧氧化陶瓷膜；其中步骤一所述微弧氧化处理液中主成膜剂的浓度为5 80g/L，pH值调节剂的浓度为0. 5 4g/L，0)2增强析气添加剂的浓度为2 20g/L。本实施方式所述镁合金试件还可以为铝合金或钛合金。本实施方式所用的化学试剂均为分析纯。本实施方式在常规的电解液溶液中添加碳酸盐添加剂，可以在阳极产生碳酸盐， 碳酸盐进而在微弧氧化放电瞬间高温下分解产生二氧化碳，该方法改变了常规微弧氧化阳极区只有氧气析出的特性，在氧气析出的同时有二氧化碳析出，并且通过二氧化碳分解逸出在膜层表面形成一定孔隙，达到对膜层的孔隙率进行调节的目的，使得微弧氧化膜层结构可调，进而改变了膜层的性能，具有极其重要的意义。具体实施方式二 本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中主成膜剂为磷酸钠、偏铝酸盐或硅酸盐。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤一中PH值调节剂为氢氧化钾。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤一中(X)2 增强析气添加剂为可溶性碳酸盐。其它与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤一中微弧氧化处理液中还加入2 60g/L的常规微弧氧化添加剂，所述的常规微弧氧化添加剂为氟化钠、六偏磷酸钠或钨酸钠。其它与具体实施方式一至四之一相同。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤一中主成膜剂的浓度为20 60g/L。其它与具体实施方式一至五之一相同。具体实施方式七本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤一中主成膜剂的浓度为50g/L。其它与具体实施方式一至五之一相同。具体实施方式八本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤一中PH 值调节剂的浓度为1 3g/L。其它与具体实施方式一至七之一相同。具体实施方式九本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤一中pH 值调节剂的浓度为2g/L。其它与具体实施方式一至七之一相同。具体实施方式十本实施方式与具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于碳酸盐添加剂诱导ＣＯ２增强析气对膜层结构进行调制的镁合金微弧氧化方法，其特征在于基于碳酸盐添加剂诱导ＣＯ２增强析气对膜层结构进行调制的镁合金微弧氧化方法，按以下步骤进行：一、微弧氧化处理液的配制：在室温下向蒸馏水中加入主成膜剂，不断搅拌至完全溶解后加入ｐＨ值调节剂，不断搅拌至完全溶解后再加入ＣＯ２增强析气添加剂，然后不断搅拌至完全溶解，即得到微弧氧化处理液；二、镁合金表面除油清洗：将镁合金试件放入浓度为２０～１００ｇ／Ｌ的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中清洗２～５ｍｉｎ；三、水洗：接着用５０～６０℃的蒸馏水清洗镁合金试件表面；四、微弧氧化处理：经步骤二和步骤三处理后的镁合金试件，用铝线连接后放入电解槽中，用步骤一配制的微弧氧化处理液进行微弧氧化，电源参数为：频率５０～２０００Ｈｚ，占空比５％～５０％，开动搅拌系统和冷却系统，调节电流，电流密度为１～２０Ａ／ｄｍ２，处理过程中微弧氧化处理液温度控制在１０～４０℃，工作时间为１～３００ｍｉｎ，即得到微弧氧化后的镁合金试件；五、干燥：将微弧氧化后的镁合金试件自然风干，即得到微弧氧化陶瓷膜；其中步骤一所述微弧氧化处理液中主成膜剂的浓度为５～８０ｇ／Ｌ，ｐＨ值调节剂的浓度为０．５～４ｇ／Ｌ，ＣＯ２增强析气添加剂的浓度为２～２０ｇ／Ｌ。...

【技术特征摘要】
1.一种基于碳酸盐添加剂诱导(X)2增强析气对膜层结构进行调制的镁合金微弧氧化方法，其特征在于基于碳酸盐添加剂诱导(X)2增强析气对膜层结构进行调制的镁合金微弧氧化方法，按以下步骤进行一、微弧氧化处理液的配制在室温下向蒸馏水中加入主成膜剂，不断搅拌至完全溶解后加入PH值调节剂，不断搅拌至完全溶解后再加入(X)2增强析气添加剂，然后不断搅拌至完全溶解，即得到微弧氧化处理液；二、镁合金表面除油清洗将镁合金试件放入浓度为20 100g/L的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中清洗2 5min ；三、 水洗接着用50 60°C的蒸馏水清洗镁合金试件表面；四、微弧氧化处理经步骤二和步骤三处理后的镁合金试件，用铝线连接后放入电解槽中，用步骤一配制的微弧氧化处理液进行微弧氧化，电源参数为频率50 2000Hz，占空比5% 50%，开动搅拌系统和冷却系统，调节电流，电流密度为1 20A/dm2，处理过程中微弧氧化处理液温度控制在10 40°C， 工作时间为1 300min，即得到微弧氧化后的镁合金试件；五、干燥将微弧氧化后的镁合金试件自然风干，即得到微弧氧化陶瓷膜；其中步骤一所述微弧氧化处理液中主成膜剂的浓度为5 80g/L，pH值调节剂的浓度为0. 5 4g/L，CO2增强析气添加剂的浓度为2 20g/L。2.根据权利要求1所述的一种基于碳酸盐添加剂诱导(X)2增强析气对膜层结构进行调制的镁合金微弧氧化方法，其特征在于步骤一中主成膜剂为磷酸钠、偏铝酸盐或硅酸盐。3.根据权利要求1或2所述的一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：田修波，王晓波，巩春志，杨士勤，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93