[发明专利]镁合金表面微弧氧化低氟自封孔涂层电解液及涂层制备方法

说明书

本发明公开了一种镁合金表面微弧氧化低氟自封孔涂层电解液及涂层制备方法。镁合金表面微弧氧化低氟自封孔涂层的电解液的组成为：硅酸盐、铈盐、氟化物、锆盐、氢氧化钠、柠檬酸、醋酸盐等。镁合金表面制备微弧氧化低氟自封孔涂层的方法解决了传统微弧氧化自封孔涂层中大量使用含氟试剂的问题，从而提升膜层的耐蚀性、耐磨性等性能。

技术领域

本发明属于金属表面处理的领域，具体是涉及一种镁合金表面微弧氧化低氟自封孔涂层电解液及涂层制备方法。

背景技术

镁合金是一种轻质结构材料，其密度约为钢的1/5，锌的1/4，铝的2/3。此外，镁合金还具有比强度高、铸造性好、电磁屏蔽效果好等优点，广泛应用在航天、航空、交通、电子产品等领域。然而镁合金差耐蚀性能严重制约了它在工业上的应用。为了提升镁合金的工业应用价值，镁合金表面有效的防护措施是必不可少的。

微弧氧化技术是一种利用电化学方法在材料表面产生火花放电，在热化学、等离子体化学和电化学共同作用下生成陶瓷氧化膜层的技术。微弧氧化技术具有工艺简单、效率高、处理工件能力强、制备涂层与基底结合牢固等优点，广泛用于铝、镁、钛等合金表面涂层的制备。传统的镁合金微弧氧化技术制备的涂层表面常为多孔结构，高的孔隙率及大的孔径往往会给侵蚀性离子提供通道，使镁合金基体遭受腐蚀。

微弧氧化自封孔工艺可以改善涂层的结构，从而提升其耐蚀性能。然而微弧氧化自封孔工艺研究并不够成熟，目前微弧氧化自封孔主要通过添加氟钛酸钾、氟锆酸钾等含氟添加剂来实现，但这些含氟废液会产生严重的环境问题。因而，开发一种镁合金表面微弧氧化低氟自封孔涂层十分必要。

发明内容

针对现有微弧氧化自封孔工艺存在的大量使用含氟试剂带来的环境和经济问题，本发明提供了一种镁合金表面微弧氧化低氟自封孔涂层及其制备方法。通过调整微弧氧化电解液配方及电参数组合，可以直接在镁合金表面制备自封孔涂层，该涂层大大提高了镁基金属的耐蚀性、耐磨性，同时使含氟试剂的使用量大幅下降。

本发明提供了一种镁合金表面微弧氧化低氟自封孔涂层电解液，电解液的组成为：硅酸盐8~28 g/L，铈盐5~10 g/L，氟盐0.5~2 g/L，锆盐3~8 g/L，氢氧化钠2 g/L，醋酸盐1~7 g/L，通过柠檬酸控制pH在10-13。

本发明提供的电解液在降低氟盐用量的同时，确保了电解液在微弧氧化过程中封孔物质的生成，能够保证涂层具有低的空隙率和好的耐蚀耐磨性。本发明所提供的电解液中硅酸盐是主成膜剂，氟盐能够加快膜层生长促进封孔，铈盐是主要的封孔物质，醋酸盐产物促进膜层自封孔，强碱性环境有助于金属氢氧化物的生成。

其中所述硅酸盐为硅酸钠，铈盐为硝酸铈或硫酸铈，氟化物为氟化钠或氟化钾，所述锆盐为硝酸氧锆，醋酸盐为醋酸铅、醋酸铝、醋酸锌中的一种或任意两种的混合或者三种。

本发明提供了一种镁合金表面制备自封孔微弧氧化涂层的制备方法，制备步骤如下：

步骤一，样品前处理将镁合金工件先用砂纸打磨至1000#、脱脂、清洗、干燥后安置到电解槽中；

步骤二，电解液的配置根据镁合金表面制备自封孔微弧氧化涂层电解液中的配方进行配置，并且对电解液进行超声处理，超声30min，然后置于电解槽中；

步骤三，微弧氧化将前处理后的工件浸入步骤二中所述电解液中，然后进行微弧氧化。

进一步的，电解液的pH要控制在10-13，电解液的温度要控制在20℃+3。电解液的pH通过用柠檬酸来调控。强碱性环境有助于金属氢氧化物的生成。

进一步的，步骤三所述的电参数为正向电压250V-300V、负向电压30-50V、频率300Hz-600Hz、占空比38-51%。微弧氧化处理时间为5min-15min。