[发明专利]一种微弧氧化电解液及在基体表面制备有色陶瓷层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在铝合金表面原位生长有色陶瓷层领域，尤其涉及一种微弧氧化电解液及 在基体(本发明所述基体是指铝或铝合金，例如：型号为LY12、5052、5252的铝合金) 表面制备有色陶瓷层的方法。

背景技术

铝质材料是用量仅次于钢铁的重要金属材料，在航空航天、交通运输、印刷、建筑等 领域被广泛应用。由于铝质材料颜色单一、耐蚀性差，因此为了提高铝质材料的装饰效果 和抗腐蚀性能，铝质材料一般都要进行表面处理。

目前，比较成熟的在铝合金表面进行着色的方法主要有阳极氧化膜染料着色法、阳极 氧化膜电解着色法、阳极氧化直接着色法，但这些着色方法都存在较为严重的环境污染问 题。为了解决这些着色方法的环境污染问题，研发人员提出了一种新型表面处理技术—— 微弧氧化，它突破了传统阳极氧化技术中对工作电压的限制，将工作区域引入到了高压放 电区，利用微弧放电产生的瞬间高温烧结作用直接在铝、镁、钛及其合金表面原位生长陶 瓷层，从而提高这些材料的表面性能。微弧氧化技术能够同时对大量形状复杂的零件进行 全方位的表面处理，不受材料尺寸形状的限制，而且不会产生环境污染，因此微弧氧化是 一种极具发展前景的金属表面处理技术。

虽然微弧氧化技术本身不会产生环境污染，但是现有微弧氧化技术中所使用的电解液 大多是通过重金属离子来起到着色作用的，因此微弧氧化电解液的废液会对环境造成较为 严重的环境污染；此外，由于大部分带有特殊颜色的金属阳离子很难稳定存在于碱性溶液 中，因此现有微弧氧化电解液的pH值偏向于酸性，这会对微弧氧化设备造成较大腐蚀，容 易引发安全事故。

发明内容

针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种微弧氧化电解液及在基体表面制 备有色陶瓷层的方法，该微弧氧化电解液中不含对环境污染较大的重金属离子，而使用该 微弧氧化电解液进行微弧氧化能够在基体表面制备出多种颜色的有色陶瓷层，并且这些有 色陶瓷层与基体结合力较大，不易脱落，能极大地提高基体的表面性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种微弧氧化电解液，由水、成膜剂、表面活性剂、稳定剂、pH值调节剂混合而成， 并且各组分的含量为：在每升水中，成膜剂为8～20g，表面活性剂为3～8g，稳定剂为5～ 10ml；而pH值调节剂的用量使该微弧氧化电解液的pH值在20℃时达到9～10；其中，所 述成膜剂为可溶性偏铝酸盐、可溶性硅酸盐、可溶性磷酸盐或可溶性偏磷酸盐。

优选地，所述的成膜剂为可溶性硅酸盐，并且在每升水中，成膜剂为20g，表面活性 剂为5g，稳定剂为5ml。

优选地，所述的成膜剂为可溶性硅酸盐，并且在每升水中，成膜剂为8g，表面活性剂 为8g，稳定剂为8ml。

优选地，所述的成膜剂为可溶性偏铝酸盐，并且在每升水中，成膜剂为15g，表面活 性剂为5g，稳定剂为5ml。

优选地，所述的成膜剂为可溶性磷酸盐或可溶性偏磷酸盐，并且在每升水中，成膜剂 为15g，表面活性剂为5g，稳定剂为5ml。

一种在基体表面制备有色陶瓷层的方法，采用了上述技术方案中所述的微弧氧化电解 液对基体进行微弧氧化，并且微弧氧化的处理时间为10～60min，微弧氧化的工作电压为 250～550V，微弧氧化的电源占空比为30～60％。

优选地，在所述的微弧氧化电解液中，成膜剂为可溶性硅酸盐，并且各组分的含量为： 在每升水中，成膜剂为20g，表面活性剂为5g，稳定剂为5ml；随着电源占空比由30％增大 到60％，以及工作电压由250V增加到550V，基体表面原位生长出的陶瓷层的颜色由白色 逐渐向砖红色转变。

优选地，在所述的微弧氧化电解液中，成膜剂为可溶性硅酸盐，并且各组分的含量为： 在每升水中，成膜剂为8g，表面活性剂为8g，稳定剂为8ml；随着电源占空比由30％增大 到60％，以及工作电压由250V增加到550V，基体表面原位生长出的陶瓷层的颜色由砖红 色逐渐向褐色转变。

优选地，在所述的微弧氧化电解液中，成膜剂为可溶性偏铝酸盐，并且各组分的含量 为：在每升水中，成膜剂为15g，表面活性剂为5g，稳定剂为5ml；随着电源占空比由30％ 增大到60％，以及工作电压由250V增加到550V，基体表面原位生长出的陶瓷层的颜色由 灰白色逐渐向白色转变。