一种镁合金表面高耐蚀陶瓷膜的制备方法

0 说说 明明 书书 摘摘 要要 本发明公开了一种镁合金表面微弧氧化制备高耐蚀陶瓷膜的方法 该 方法采用锆盐体系溶液作为电解液 将 镁合金置于电解液中作为阳极 不 锈钢板作为阴极 电解液的温度 控制在 0 50 设定微弧氧化电源为 恒压工作方式 调节脉冲频率为 550Hz 占空比为 5 30 在电压 160V 300V 之间处理 2min 10min 即在镁合金表面原位生长一层均匀 致密的含有非晶相的陶瓷膜 采用本发明的方法可以快速在 镁合金表面 获得致密的 非晶相含量较高的陶瓷膜 有效提高了镁合金的耐蚀性 0 摘摘 要要 附附 图图 0 权权 利利 要要 求求 书书 1 一种镁合金表面微弧氧化制备 高耐蚀陶瓷膜的方法 其特征在于 该方法包括以下步骤 1 以水为溶剂配制锆盐体系溶液 电解液内容 然后将锆盐体 系溶液置于电解槽中静置 24h 后作为电解液 2 将待处理的镁合金置于步骤 1 所述电解液中作为阳极 不锈 钢板作为阴极 电解液的温度 控制在 0 50 设定微弧氧化电源为恒 压工作方式 调节脉冲频率为 550Hz 占空比为为 15 在电压为 160V 300V 的条件下恒压处理 2min 10min 即在镁合金表面原位生长 一层均匀 致密的 含有非晶相的陶瓷膜 2 根据权利要求 1 所述的镁合金表面微弧氧化制备含有非晶相 陶瓷 膜的方法 其特征在于 步骤 1 中所述锆盐为氢氧化锆 碳酸锆 锆 氟酸铵或锆硅酸钠 3 根据权利要求 1 所述的镁合金表面微弧氧化制备含有非晶相 陶瓷 膜的方法 其特征在于 步骤 2 中所述微弧氧化电源为直流脉冲电源 4 根据权利要求 1 所述的镁合金表面微弧氧化制备含有非晶相陶瓷 膜的方法 其特征在于非晶相含量可控 0 说说 明明 书书 一一种种镁镁合合金金表表面面微微弧弧氧氧化化制制备备 高高耐耐蚀蚀陶陶瓷瓷膜膜的的方方法法 技术领域技术领域 本发明属于微弧氧化处理技术领域 具体涉及 一种镁合金表面微弧氧 化制备高耐蚀陶瓷膜的方法 背景技术背景技术 镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料 其密度是钢铁的 1 4 镁的 2 3 它具有比重轻 比强度和比刚度高 阻尼减震性强 导热性能好 抗 冲击性能好 电磁屏蔽能力强 容易回收利用等一系列优点 被誉为 21 世纪最有发展潜力的绿色工程材料 作为新一代绿色 高强 轻 质的金属结构材料 镁合金在汽车工业 航空航天 武器装备 以及计算 机 通信产品及消费类 3C 电子产品领域具有一些其他材料无法比拟的优 势 但是镁合金的化学和电化学活性高 耐蚀性能极差 在大气中镁合金 零件表面生成的氧化膜疏松多孔 极易发生大气腐蚀和接触腐蚀 此外 大多数镁合金质地柔软 硬度较低 表现出较差的耐磨性 这些都大大限 制了其在民用和国防领域的应用 事实证明 防止镁合金腐蚀和磨损最有效 最简便的方法是对其进行 表面处理 目前国内外应用的镁合金表面处理方法主要包括化学转化 阳 极氧化 微弧氧化处理 电镀 化学镀 有机物涂层 激光表面改性 气 相沉积和表面渗层处理等 其中微弧氧化 MAO 技术 是在普通阳极氧化 的基础上发展起来的一种表面处理新技术 应用该技术可以在Al Mg Ti 等金属表面原位生长一层陶瓷薄膜 通过对工艺过程进行控制 可以使生 成的陶瓷膜具有优异的耐磨和耐蚀性能 较高的硬度和绝缘电阻 与其它 同类技术相比 膜层的综合性能有较大提高 且工艺简单 易操作 处理 效率高 现已成为轻质合金表面工程发展的一个重要方向 但是 镁合金 1 微弧氧化膜存在许多固有缺陷 在腐蚀环境中 耐蚀性较差 涂层的防腐 作用和寿命大大降低 微弧氧化膜虽然对镁合金的自然腐蚀有一定的保护 作用 但却对镁合金的电偶腐蚀没有保护作用 而含非晶相的陶瓷膜具有 较好的耐电偶腐蚀特性 因此 制备含有非晶相的陶瓷膜很有必要 现有的技术和工艺为在高纯镁表面通过微弧氧化技术制备生物陶瓷膜 的方法 涉及的专利为一种高纯镁医用植入物及其生产方法 专利公开号 为 102727932A 其在高纯镁的基体表面 通过微弧氧化处理形成一层 还有 非晶 Ca 和 P 的生物陶瓷涂层 其缺点在于所用基体以及预处理要求较高 纯镁的成本高 物理及化学性能不及镁合金 且微弧氧化所需时间较长 膜层中非晶相含量不够高 非晶相含量不可控 因此开发一种新技术在镁合金表面通过微弧氧化制备高耐蚀的陶瓷膜 从而降低成本 提高效率 将会极大地推动微弧氧化技术在镁合金关键零 部件表面防护方面的实际推广应用 发明内容发明内容 本发明所要解决的技术问题在于 针对上述现有技术中的不足 提供 一种镁合金表面微弧氧化制备含有非晶相 陶瓷膜的方法 采用本发明工 艺参数 可以快速在 镁合金表面获得致密的 非晶相含量较高且可控的 高耐蚀陶瓷膜 此方法具有高效 节能的优点 为解决上述技术问题 本发明采用的技术方案是 一种镁合金表面 微弧氧化制备含有非晶相 陶瓷膜的方法 其特征在于 该方法包括以下步 骤 1 以水为溶剂配制锆盐体系溶液 电解液内 容然后将锆盐体 系溶液置于电解槽中静置 24h 后作为电解液 2 将待处理的镁合金置于步骤 1 所述电解液中作为阳极 不锈 钢板作为阴极 电解液的温度 控制在 10 50 设定微弧氧化电源为 恒压工作方式 调节脉冲频率为 550Hz 占空比为 5 30 在电压为 2 160V 300V 的条件下恒压处理 5min 然 即在镁合金表面原位生长一层 均匀 致密的 含有非晶相的陶瓷膜 上述步骤 1 中所述锆盐为碳酸锆和氟锆酸钾 上述步骤 2 中所述微弧氧化电源为直流脉冲电源 上述步骤 2 中所述占空比为 15 本发明与现有技术相比具有以下优点 1 本发明通过在改善电解液中成分含量 使制备出的镁合金微弧氧 化陶瓷膜中非晶相含量较高的陶瓷膜 以提高陶瓷膜的耐蚀性 制备的 陶瓷膜在未进行封孔后处理时 经测试极化曲线可得 电极电位升高 腐 蚀电流减小 2 本发明处理工艺获得的陶瓷膜中含有丰富的非晶相 且非晶相的 含量可控 3 采用本发明工艺参数 可以快速在 镁合金表面获得致密的 含有 非晶相的陶瓷膜 该陶瓷膜层的生长速度 高 此方法具有高效 节能的优 点 4 本发明的处理工艺对 镁合金的材质 形状 尺寸等无特殊要求 凡是浸没在电解液中的 镁合金 微弧氧化处理后均可在表面获得均匀 致 密的陶瓷膜 因此该工艺具有良好的通用性 下面结合附图和实施例 对本发明的技术方案做进一步的详细描述 附附图图说说明明 图 1 为普通镁合金打磨掉氧化膜的外观图 图 2 为使用普通电解液微弧氧化处理后的 镁合金的外观图 图 3 为本发明实施例 1 微弧氧化处理后的镁合金的外观图 图 4 为本发明实施例 2 微弧氧化处理后的镁合金的外观图 图 5 为本发明实施例 1 所得试样进行电位极化测量所得极化曲线图 3 图 6 为本发明实施例 2 所得试样进行电位极化测量所得极化曲线图 图 7 为本发明实施例 3 所得试样进行电位极化测量所得极化曲线图 图 8 为本发明实施例 3 所得试样进行 x 射线衍射检测所得图谱 具体实施方式具体实施方式 实施例 1 1 以水为溶剂配制锆盐体系溶液 每升锆盐体系溶液中含锆盐 10g 六偏磷酸钠 10g 磷酸二氢钠 2g 柠檬酸钠 1g 缓蚀剂 调节锆盐 体系溶液的 pH 值为 7 8 然后将锆盐体系溶液置于电解槽中静置 24h 后作为电解液 所述锆盐为碳酸锆 2 将待处理的镁合金置于步骤 1 所述电解液中作为阳极 不锈 钢板作为阴极 控制电解液的温度为 10 设定微弧氧化电源 直流脉 冲电源 为恒压工作方式 调节脉冲频率为 550Hz 占空比为 15 将 电压瞬间升至 180V 的条件下恒压处理 5min 即在镁合金表面原位生长 一层均匀 致密的 含有非晶相的陶瓷膜 3 将处理后的试样进行 检测 按照 GB T24196 2009 金属和合金 的腐蚀电化学试验方法恒电位和动电位极化测量导则 在IM6e 电化学工 作站上 待测试样为工作电极 铂金电极为辅助电极 饱和甘汞电极为参 比电极 扫面速率为 0 5mv s 放入 37 的 hank s 溶液体系中 用 tafel 恒电位动态极化法测量涂层的电化学腐蚀电位和腐蚀电流 测量结果 如下 腐蚀电位不小于 1 4mv 腐蚀电流从 10 5A 降低至 1 10 6A 1 10 9A 说 明本发明方法制作出来的 陶瓷膜层的耐蚀性能 耐磨性大大提高 图 1 是普通镁合金的外观图 从图中可以看出 普通 镁合金表面具有 4 金属光泽 图 2 是普通电解液微弧氧化后的 镁合金 图 3 是本实施例微 弧氧化处理后的镁合金的外观图 从图中可以看出本实施例微弧氧化处 理后的镁合金表面金属光泽消失 陶瓷膜色泽均匀 图 5 是本发明实施例 1 微弧氧化处理后的镁合金试样进行电极电位检 测所得曲线图 从图中可以看出其腐蚀电位不低于 1 4mv 腐蚀电流从 10 5A 降低至 1 10 6A 实施例 2 本实施例的制备方法与实施例 1 相同 其中不同之处在于 所述锆盐 为氢氧化锆 碳酸锆 锆氟酸铵或锆硅酸钠 使用电压为 200V 处理时 间为 5min 本实施例通过在使用特定的电解液 使制备出的镁合金微弧氧化陶瓷 膜中含有非晶相复合陶瓷 以提高陶瓷膜的耐蚀性 图 6 是本发明实施 例 1 微弧氧化处理后的镁合金试样进行电极电位检测所得曲线图 从图中 可以看出试样的腐蚀电位为 1 056mv 腐蚀电流从 1 10 5A 降到 1 10 7A 实施例 3 1 以水为溶剂配制锆盐体系溶液 每升锆盐体系溶液中含锆盐 12g 六偏磷酸钠 12g 磷酸二氢钠 3g 柠檬酸钠 1g 氟化氢铵 6g 调 节锆盐体系溶液的 pH 值为 6 7 然后将锆盐体系溶液置于电解槽中静置 24h 后作为电解液 所述锆盐为碳酸氧锆 2 将待处理的镁置于步骤 1 所述电解液中作为阳极 不锈钢板 作为阴极 控制电解液的温度为 30 设定微弧氧化电源 直流脉冲电 源 为恒压工作方式 调节脉冲频率为 550Hz 占空比为 15 在电压 为 220V 的条件下恒压处理 5min 即在镁表面原位生长一层均匀 致密 的 含有非晶相的复合陶瓷膜 本实施例通过在使用特制的电解液 使制备出的 镁微弧氧化陶瓷膜中 含有非晶相复合陶瓷 图 7 是本发明实施例 2 微弧氧化处理后的镁合金试 5 样进行电极电位检测所得曲线图 从图中可以看出 所得试样的腐蚀电位为 0 9016mv 腐蚀电流从 1 10 5A 降到 1 10 8A 显著提高了耐蚀性 实施例 4 图 8 是本发明实施例 3 微弧氧化处理后的镁合金试样进行 x