[发明专利]镁合金黑色耐磨微弧氧化陶瓷层的制备方法

说明书

本发明提供一种镁合金黑色耐磨微弧氧化陶瓷层的制备方法，将镁合金侵入电解液中经微弧氧化制得；所述电解液包括硅酸钠5~20g/L、氟化钾5~15g/L、氢氧化钾1~60g/L、三乙醇胺5‑25ml/L、偏钒酸铵2~6g/L、正钒酸钠2~6g/L、纳米SiC 2~10g/L和纳米石墨2~5g/L。本发明制备镁合金黑色耐磨陶瓷层经中性盐雾试验350h可达到9级，维氏硬度HV553‑605，摩擦系数为0.08‑0.14，磨损率为0.006‑0.009mg/min，兼具稳定性好、颜色均匀且不易褪色等特点，非常适合制备光学瞄具等系统。本发明工艺流程简单，操作方便，污染小，具有明显的工业价值。

技术领域

本发明涉及镁合金表面处理技术领域，具体涉及一种镁合金黑色耐磨微弧氧化陶瓷层的制备方法。

背景技术

镁合金作为最轻的金属结构材料，具有比强度和比刚度高、阻尼减震性好等优点，在航空航天、国防军工、汽车、电子等领域都具有重要的应用价值和广阔的市场前景。由于镁合金标准电极电位低，较易失电子而发生氧化反应，从而导致镁及镁合金的耐腐蚀性很差，所以针对镁及镁合金零部件通常需要进行表面防护。此外，针对不同的应用领域，还需具备特定的性能。例如将镁合金用于光学瞄具等系统，为减少光反射，增加红外热发散等要求，需要在镁合金表面制备一层黑色耐磨的陶瓷层，而且在装配和使用过程中，要求陶瓷层具有一定的耐磨性，防止陶瓷层的剥落。

现今应用较广的镁合金表面着色是传统的阳极氧化着色，其过程是将经过阳极氧化处理的镁及其合金置于含有金属盐的溶液中进行电解处理，在电场作用下使电解液中的一些特定的金属离子渗入氧化膜的针孔中，并在针孔底部还原沉积，从而使膜层着色。阳极氧化着色存在诸多工艺缺点：比如阳极氧化生成的氧化膜比较脆，与基体的结合性能较差，在受力的条件下很容易脱落；又比如在很多条件下必须用树脂或涂层进行密封，工艺繁琐等。微弧氧化是一种通过电解液与相应电参数的组合，在金属表面依靠弧光放电产生的瞬间高温高压作用，原位生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层的新型表面处理技术。目前，镁合金微弧氧化陶瓷层主要集中于白色或灰色陶瓷层的研究，黑色陶瓷层的研究相对较少。中国专利CN102021631A公开了一种镁合金表面黑色硬质微弧氧化陶瓷膜处理方法，采用该方法可以制得黑色的微弧氧化陶瓷层，但制备的黑色陶瓷层颜色不均匀，同一批次处理零件颜色波动较大。这是因为该方法采用硫酸铜作成膜颜色改性作用，是膜层显色的主要成分，其浓度的大小直接影响膜层颜色的变化。在处理过程中，由于搅拌不均或电解液的消耗会导致电解液配比发生变化，直接导致颜色不均匀。中国专利CN103173836A公开了一种镁合金微弧氧化低能耗黑色陶瓷膜及其制备方法，采用该方法可以制得黑色的微弧氧化陶瓷层，但制备出的黑色陶瓷层不能满足高耐磨性的要求。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种镁合金黑色耐磨微弧氧化陶瓷层的制备方法。该方法工艺流程简单，操作方便，污染小，所得膜层耐磨性高、耐蚀性好、稳定性好、颜色均匀和不易褪色。

本发明的目的是这样实现的：

本发明镁合金黑色耐磨微弧氧化陶瓷层的制备方法，其特征在于：将镁合金侵入电解液中经微弧氧化制得；所述电解液包括硅酸钠5～20g/L、氟化钾5～15g/L、氢氧化钾1～60g/L、三乙醇胺5-25ml/L、偏钒酸铵2～6g/L、正钒酸钠(Na₃VO₄)2～6g/L、纳米SiC 2～10g/L和纳米石墨2～5g/L。

本发明镁合金黑色耐磨微弧氧化陶瓷层的制备方法，所述微弧氧化的电压400～550V、频率400～800Hz，占空比15～35％时，氧化时间8～50min。

本发明镁合金黑色耐磨微弧氧化陶瓷层的制备方法，在上述微弧氧化过程中，电解液持续搅拌，并采用循环水冷却，保持电解液温度小于40℃。