[发明专利]镁合金阳极氧化用离子交换膜电解槽及其氧化方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种金属表面处理技术领域的装置及方法，具体是一种镁合金阳极氧化用离子交换膜电解槽及其氧化方法。

背景技术

阳极氧化工艺所用的电流或者电压可以采用直流(D.C.)、交流(A.C.)；或者交流和直流的叠加(A.C+D.C.)以及脉冲电流(P.C.)。当所施加的电流或电压达到一定值时，在被氧化的镁合金工件上就会产生火花(“spark”)或微电弧(“micro arc”)，此时，人们又将阳极氧化(anodizing)称为微弧氧化(MAO，micro arc oxidation)或微等离子体电解液氧化(PEO，plasma electrolyte oxidation)。

现有的镁合金阳极(微弧或者等离子体电解液)氧化工艺方法，通常是将作阳极的镁合金工件与作阴极的对电极同时放置在装有氧化用电解质溶液的电解槽中，即阳极和阴极与同一种电解质溶液接触而不分隔开。镁合金阳极(微弧或者等离子体电解液)氧化工艺可以选用的电解质溶液多种多样，例如，含铬酸盐、磷酸盐、铝酸盐、硅酸盐、氟盐、硼酸盐等等的水溶液，然而，当镁合金氧化用电解质溶液同时含有硅酸盐、铝酸盐以及氟盐时，必须严格地随时监控溶液的pH值，使得pH≥11。

经过对现有技术的检索发现，美国专利号US5,240,589记载了其含有硅酸盐和氟盐的电解质溶液的pH值至少为12.5，即pH≥12.5；美国专利号US5,264,113中记载了含有硅酸盐和氟盐的电解质溶液的pH值至少为11，即pH≥11；

美国专利号US6,495,267B1的发明内容描述中记载了含有硅酸盐和氟盐的电解质溶液的pH值至少为11，即pH≥11。否则，电解质溶液将会逐渐产生氟硅酸盐和氟铝酸盐沉淀，从而导致电解质溶液不稳定直至失效。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种镁合金阳极氧化用离子交换膜电解槽及其氧化方法，解决当镁合金氧化用电解质溶液同时含有硅酸盐、铝酸盐以及氟盐时，电解质溶液会逐渐产生氟硅酸盐和氟铝酸盐沉淀，从而导致电解质溶液不稳定直至失效的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种镁合金阳极氧化用离子交换膜电解槽，包括：阴极室和置于阴极室内部的阳极室，其中：阳极室和阴极室之间设有电解质溶液，所述的阴极室和阳极室均为矩形结构。

所述的阳极室的四个侧壁上设有离子交换膜作为隔墙，该离子交换膜包括：两两相对设置的阴离子交换膜和阳离子交换膜。

所述的阳极室内设有电解质溶液，该电解质溶液的组分及含量为：5～25g/L的氢氧化钾或者氢氧化钠；2～25g/L的硅酸钠；5～20g/L的偏铝酸钠；2～10g/L的焦磷酸钾或者焦磷酸钠；

所述的阴极室内设有氟离子水溶液，其组分及含量为：5～15g/L的氟化钾、氟化氢铵、氟硼酸钠或氟化铵。

所述的阴离子交换膜为OH^-、BF₄^-和F^-阴离子透过膜，如，NeoseptaACM，NeoseptaAM-1等。

所述的阳离子交换膜为H⁺、K⁺和Na⁺阳离子透过膜，如，全氟黄酸型阳离子交换膜Nafion450，Nafion324或者MC3470等。

本发明涉及上述电解槽的氧化方法，包括以下步骤：

第一步、将待处理的镁合金工件放置于阳极室内并将对电极放置于阴极室内，作为阳极的镁合金工件接电源的正极，作为阴极的对电极接电源的负极；

所述的对电极即耐腐蚀性不锈钢或者钛合金网框制成的阴极，该对电极紧贴离子交换膜设置。

第二步、接通电源并在电场的作用下，阴极室里的阴离子透过阴离子交换膜到达作为阳极的镁合金工件表面与阳极室里的其它迁移到镁合金工件表面的阴离子共同作用，在镁合金表面形成氧化膜层。

第三步、阳极室里的阳离子透过阳离子交换膜到达阴极室，实现氧化工艺。

本发明的离子交换膜电解槽适用于所有的镁合金的表面阳极(微弧或者等离子体电解液)氧化处理工艺。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图；

图2为本发明的顶视图；

图3为网框示意图；

图4为离子交换膜装配示意图；