[发明专利]稀土镁合金微弧氧化绿色陶瓷膜制备方法

说明书

技术领域

本发明属于镁合金表面处理技术领域，涉及稀土镁合金微弧氧化绿色陶瓷膜制备方法。

技术背景

稀土镁合金作为最轻的工程金属材料，具有比重轻，比强度及比刚度高等一系列的特点，但其极活泼的化学特性限制了它在各个领域中的应用。

微弧氧化技术是常规阳极氧化处理技术的升华。其原理是以镁合金为阳极，以槽体或不锈钢板为阴极，高电压下在阳极区产生等离子体微弧放电，而且放电时间短，温度高(1000℃以上)，可使周围液体汽化，产生大量电子及正负离子。从而在热化学、等离子体化学和电化学共同作用下，使阳极氧化物熔融在金属表面，形成陶瓷膜的一种表面处理技术。

30年代初期，Gunterschulze和Betz(Güntherschulze A and BetzH，Neue Untersuchungen über die elektrolytische Ventilwirkung[J]，Z.Phys，78：196-210，1932。Güntherschulze A，Betz H，DieElektronenstromung in Isolatoren bei extremen Feldstarken[J]，Z.Phys，91：70-96，1934)第一次报道了在高压电场下，浸在液体里的金属表面出现火花放电现象，火花对氧化膜具有破坏作用。后来研究发现利用此现象也可以生成氧化膜。

70年代以后，前苏联、美国、德国等国都开始加快了对微弧氧化技术的研究。所采用的电源模式从开始的直流电或单向脉冲电源，改为后来的正弦交流电和交流脉冲电源。被氧化处理的基底材料主要是铝、镁、钛合金(Wirtz G.P，Brown S.D，Kriven W.M，Ceramic Coatingsby Anodic Spark Depostion[J]，Mater.Manuf.Process，6(1)：87-115，1991)。

进入90年代以来，美、德、俄、日等国家加快了微弧氧化的研究开发工作。在世界范围内，各研究单位所用电源形式多样，各研究单位工作也各具特色，具有代表性的有(1)Keronite工艺  由俄罗斯发明，Keronite处理采用弱碱电解液，应用程序化电压处理镁合金零件，膜层总厚度10～80μm，硬度400～600HV，40℃盐雾试验可达200h(王立世，蔡启舟，魏伯康，毕艳.[J]材料保护，2004，37(7))(2)Magoxid工艺  由德国AHC GmbH公司开发，Magoxid2 coat处理是在弱碱性溶液中生成MgAl204和其他化合物膜，具有较好的耐腐蚀性和抗磨性，可以进行涂漆、涂干膜润滑剂或含氟高聚物。总厚度一般在15～25μm，最厚可达50μm。盐雾腐蚀试验可达500h。(王立世，蔡启舟，魏伯康，毕艳.[J]材料保护，2004，37(7))从处理过程看，Magoxid的应用电压较Keronite工艺的应用电压高一些，膜层的致密性、硬度比Keronite好。

中国在90年代初期开始此方面的研究，北京师范大学的薛文斌等人对微等离子体氧化技术的理论有了较深的研究。西安理工大学的蒋百灵等对微等离子体氧化技术的推广应用，特别是电源的开发做了较详细的工作。

目前，国内外对铝合金表面微弧氧化制备出多种颜色陶瓷膜的溶液及工艺研究已经比较完善，对镁合金微弧氧化膜层色泽的研究相对较少，有西安理工大学利用钒酸盐与其它物质的不同配比得到棕色和绿色系列的陶瓷膜(王卫锋，蒋百灵，李均明，时惠英.[J]《新技术新工艺》·材料与表面处理技术，2006(3))，还有高引慧，李文芳等人用高锰酸钾作为着色剂制得的黄色陶瓷膜(高引慧，李文芳，杜军，张启礼，揭军.[J]材料科学与工程学报2005，23(4))，而迄今为止，还没有用铬酸盐制得具有耐蚀性好的基础上制备出从浅绿、中绿到深绿的一系列颜色均匀的绿色陶瓷膜。

发明内容

为使稀土镁合金微弧氧化膜具有很好的硬度和耐磨性的同时还具色彩多样性等特点。本发明提供了对稀土镁合金微弧氧化着色制备出从浅绿、中绿到深绿的一系列颜色均匀的绿色陶瓷膜，拓展了稀土镁合金的应用领域。

下面详细介绍稀土镁合金微弧氧化绿色陶瓷膜制备方法的步骤和条件：

I、使用的试剂为：

主成膜剂：硅酸钠(Na₂SiO₃·9H₂O)

成膜辅助剂：氟化钠(NaF)

pH值调节剂：氢氧化钾(KOH)