[发明专利]镁合金表面微弧氧化制备高耐蚀性陶瓷涂层溶液及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金表面处理技术，具体地说是一种利用微弧氧化技术在镁合金表面制备高耐蚀性陶瓷涂层的溶液和由该溶液制备复合陶瓷涂层方法。

背景技术

镁合金具有低密度、高比强度、高比刚度、吸震和电磁屏蔽性能好等优点，这使得镁合金作为最轻的工业材料在于汽车上得到应用，但耐腐蚀性能较差是镁合金在实际应用过程中无法回避的问题。汽车在服役过程中又不可避免的接触到腐蚀环境，因此提高镁合金的耐腐蚀性能对于推动镁合金在汽车上的应用有着重要意义。表面处理技术可以提高镁合金的耐腐蚀性能，其中微弧氧化处理被认为是综合性能最好的防护镁合金的方法。

目前，商用的微弧氧化技术所制备出来的涂层的成分多是以氧化镁为主，由于氧化镁在水溶液中的稳定性较差。所以，这在一定程度上限制了该氧化膜对基体的保护性能。最近，有报道证明在氟锆酸盐溶液中，可以在镁合金表面制备出以ZrO₂为主要成分的陶瓷涂层，而且这种涂层与传统微弧氧化涂层相比具有更好的耐蚀性。然而，通过这些工艺制备出来的陶瓷涂层比较粗糙，甚至在微弧氧化后镁合金表面出现比较大的熔坑。

发明内容

为了克服镁合金工件在氟锆酸盐中微弧氧化处理后表面比较粗糙和在氧化溶液中腐蚀严重的缺点，本发明目的在于提供一种能在镁合金表面制备形成以氧化锆、氟化镁为主要成分的高耐腐蚀性陶瓷涂层的溶液和由该溶液制备陶瓷涂层及制备复合陶瓷涂层方法。

本发明的技术方案是：

镁合金表面微弧氧化制备高耐蚀性陶瓷涂层溶液，它由以下成分组成：6～12克/升氟锆酸盐、2～10克/升磷酸二氢盐、2～8克/升氟化物、2～10克/升柠檬酸盐，其余为水。

所述氟锆酸盐为氟锆酸钾、氟锆酸铵、氟锆酸钠中的一种或几种的混合物。

所述磷酸二氢盐为磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾中的一种或几种的混合物。

所述的氟化物为氟化钾、氟化铵、氟化钠、氟化氢铵中的一种或几种的混合物。

所述的柠檬酸盐为柠檬酸、柠檬酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾钠中的一种或几种的混合物。

所述的镁合金表面微弧氧化制备高耐蚀性陶瓷涂层溶液的应用，具体步骤如下：

1)对工件进行机械预处理和脱脂处理；

2)单层陶瓷涂层制备

配制由6～12克/升氟锆酸盐、2～10克/升磷酸二氢盐、2～8克/升氟化物、2～10克/升柠檬酸盐组成的水溶液，用挂具将经过预处理的镁合金工件夹持好后浸入到溶液中，进行微弧氧化处理，微弧氧化电源采用恒压式脉冲电源。

所述的镁合金表面微弧氧化制备高耐蚀性陶瓷涂层溶液的应用，其特征在于，具体步骤如下：

1)对工件进行机械预处理和脱脂处理；

2)常规微弧氧化处理

用挂具将经过前处理的镁合金样品夹持好后，浸入到常规微弧氧化处理液中，进行微弧氧化处理；

3)多层陶瓷涂层制备

配制由6～12克/升氟锆酸盐、2～10克/升磷酸二氢盐、2～8克/升氟化物、2～10克/升柠檬酸盐组成的水溶液，用挂具将经过常规微弧氧化处理的镁合金工件夹持好后浸入到溶液中，进行微弧氧化处理，微弧氧化电源采用恒压式脉冲电源。

所述的镁合金表面微弧氧化制备高耐蚀性陶瓷涂层溶液的应用，其特征在于，恒压式脉冲电源的工艺参数如下：

电压范围为350～420V，频率范围为100～1000Hz，占空比20～60％，阴极材料为不锈钢片，溶液控制温度为15～30℃之间，氧化时间为10～30分钟。

本发明具有如下优点：

1、本发明处理液成分简单，易于控制，工艺稳定。

2、采用本发明制备微弧氧化涂层前处理工艺简单，获得的陶瓷涂层表面微孔较少，较少的侵蚀性离子从微孔中渗入，从而造成基体金属腐蚀的可能，因而不需要封孔等后处理。

3、采用本发明制得的涂层，厚度均匀、致密、表面粗糙度低，与基体结合力好。

4、本发明的原料易得，用挂具将经过前处理和常规微弧氧化处理的镁合金工件夹持好后浸入到溶液中，进行微弧氧化处理即可，适合工业化生产。

5、采用本发明获得复合陶瓷涂层的外层都是由性质更加稳定的氧化物所组成，从而使经过处理的镁合金耐腐蚀性大大提高。

附图说明

图1为本发明实施例1陶瓷涂层的X射线衍射图谱。

图2为本发明实施例3陶瓷涂层的X射线能谱。

图3为本发明实施例3陶瓷涂层的电镜图。

图4为本发明实施例5陶瓷涂层的电镜图。

图5为图4的放大图。