[发明专利]一种微弧氧化电解液新型节能混合添加剂及其应用在审

专利信息
申请号: 201510221718.8 申请日: 2015-05-05
公开(公告)号: CN104790010A 公开(公告)日: 2015-07-22
发明(设计)人: 张晓燕;黄鑫;黄丹;黄秀;田琴;吴德凤;高红选;巩向鹏 申请(专利权)人: 贵州大学
主分类号: C25D11/06 分类号: C25D11/06
代理公司: 贵阳中新专利商标事务所 52100 代理人: 李亮;程新敏
地址: 550025 贵州省贵*** 国省代码: 贵州;52
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摘要:
搜索关键词: 一种 氧化 电解液 新型 节能 混合 添加剂 及其 应用
【说明书】:

技术领域

发明涉及材料科学领域,尤其是一种微弧氧化电解液新型节能混合添加剂及其应用。

背景技术

微弧氧化技术是指在铝、镁、钛等轻金属及其合金表面原位生长陶瓷层的一种新技术,目前已成为国内外研究热点之一。采用该技术在轻金属及其合金表面制得的膜层与基体结合牢固、结构致密,从而改善其表面硬度、耐磨及耐蚀等性能,使得铝、镁、钛等轻金属及其合金的应用范围得以拓展。

微弧氧化是一种环境友好型方法,能提高金属材料的硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能等,但其反应过程中高的能量消耗,限制了其在工业中的广泛应用。为解决微弧氧化过程的能耗问题,研究者主要集中探索电参数和电解液成分对其影响。通过改变微弧氧化电解液的成分不仅可以改善膜层的结构和性能,还可以解决能量消耗难题。因此,在基础电解液中加入添加剂是该领域研究的主要内容之一,且目前国内外关于向电解液中加入混合添加剂的研究报道相对较少。

发明内容

本发明的目的是:提供一种一种微弧氧化电解液新型节能混合添加剂及其应用,将其应用于铝合金零件上,它的加入不仅使微弧氧化生成的陶瓷膜层综合性能有明显提高,还能降低微弧氧化过程的能量消耗,而且环保性好,可以克服现有技术的不足。

本发明是这样实施的:微弧氧化电解液新型节能混合添加剂,按重量份数计算计算,包括2~5份纳米二氧化钛及0.4~0.6份稀土元素添加剂;基础电解液的组成为10份硅酸钠,2份钨酸钠,2份氢氧化钠及4000份蒸馏水。

所述的稀土元素添加剂为镧的化合物。

微弧氧化电解液新型节能混合添加剂的应用,按重量份数计算计算,将2~5份纳米二氧化钛及0.4~0.6份硝酸镧加入到基础电解液中,基础电解液的组成为10份硅酸钠,2份钨酸钠,2份氢氧化钠及4000份蒸馏水。

与现有技术相比,本发明采用纳米二氧化钛及硝酸镧组成的混合添加剂,将其加入到以硅酸盐为主成膜剂的电解液中,可以生成优质的陶瓷膜层。该陶瓷膜层的综合性能有明显改善,硬度高、耐磨损和耐腐蚀性能优异;且其制备过程与一般的微弧氧化过程相同,操作简单,无需额外繁琐工艺;采用该混合添加剂电解液生成的陶瓷膜层不含重金属或有害元素,不会损害人体健康和破坏环境,且能够降低微弧氧化过程的能量消耗。本发明材料来源广泛,成本低廉,非常适宜工业化生产。

具体实施方式

本发明的实施例1:微弧氧化电解液新型混合添加剂,按重量份数计算,包括3份纳米二氧化钛及0.5份稀土元素添加剂;所述的稀土元素添加剂为硝酸镧。

本发明的实施例2:微弧氧化电解液新型节能混合添加剂的应用,在硅酸盐基础电解液中,加入纳米二氧化钛及稀土元素添加剂,加入后纳米二氧化钛及稀土元素的浓度分别为3g/L及0.5g/L,将该配方应用于摩托车柱塞上;硅酸盐基础电解液的组成包括10g/L硅酸钠,2g/L钨酸钠,2g/L氢氧化钠及2L蒸馏水。比较通过微弧氧化技术处理和普通阳极氧化处理的柱塞可知,经微弧氧化处理的柱塞,其使用寿命得到提高,比较基础电解液中加入混合添加剂和未加添加剂时,制得相同厚度膜层所需的时间和电流变化,由W=UIT,可计算出能量消耗。

为了进一步验证本发明的实验效果,将该新型混合添加剂电解液制得的陶瓷膜层进行性能检测,并与未加入任何添加剂的基础电解液制成的膜层做比较,其检测结果如下:

微弧氧化膜层性能对比(微弧氧化试验在自制的微弧氧化设备上进行):

根据以上实验得知,本发明在采用相同设备及相同电解液体系的基础上,可以明显提高微弧氧化膜层的硬度、耐磨性及耐腐蚀性和降低微弧氧化过程能量消耗。

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