[发明专利]微弧氧化电解液新型复合添加剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学领域，尤其是一种微弧氧化电解液新型复合添加剂及其应用。

背景技术

微弧氧化技术是将铝、镁、钛等轻金属及其合金放置于特定体系的电解液中，通过材料表面微孔中进行的微弧放电，在材料表面原位生成陶瓷层的表面处理技术。该技术是目前国内外材料表面改性方向的研究热点之一，已开始逐步尝试运用于工业中，如汽车的零部件，飞机发动机叶片等。

微弧氧化电解液的组成对所生成微弧氧化陶瓷膜层的结构和性能起决定性作用，因此电解液的开发与选取是该领域研究的主要内容之一。目前国内外关于向电解液中加入第三种添加剂的研究报道相对较少。

发明内容

本发明的目的是：提供一种微弧氧化电解液新型复合添加剂及其应用，它在添加到微弧氧化电解液中所生成的陶瓷膜层各综合性能有明显提高，而且环保性好，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：微弧氧化电解液新型复合添加剂，按重量份数计算，包括1～10份纳米氧化锌及0.1～1份稀土元素添加剂。

所述的稀土元素添加剂为镧或铈的化合物。

镧的化合物为硝酸镧，铈的化合物为硫酸铈。

微弧氧化电解液新型复合添加剂的应用，按重量份数计算，将1～10份纳米氧化锌及0.1～1份稀土元素添加剂加入到基础电解液中，基础电解液的组成为10～20份硅酸钠，1～10份钨酸钠，1～10份乙二胺四乙酸二钠，1～5份氢氧化钠及3000份蒸馏水。

与现有技术相比，本发明采用纳米氧化锌及稀土元素添加剂组成复合添加剂，将该复合添加剂加入到以硅酸盐为主成膜剂的电解液中，加入这种复合添加剂的电解液可以生成优异质量的陶瓷膜层，该陶瓷膜层的各综合性能有明显提高，硬度高、抗磨损和耐腐蚀性能优异；而其制备过程与一般的微弧氧化过程相同，操作简单，无须额外繁琐工艺；采用这种复合添加剂的电解液及所生成的陶瓷膜层均不含有各种重金属或有害元素，不会损坏人体与环境。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复合添加剂，包括5份纳米氧化锌及0.5份稀土元素添加剂；所述的稀土元素添加剂为硝酸镧。 

微弧氧化电解液新型复合添加剂的应用，将5份纳米氧化锌及0.5份稀土元素添加剂加入到基础电解液中，基础电解液的组成为15份硅酸钠，5份钨酸钠，5份乙二胺四乙酸二钠，3份氢氧化钠及3000份蒸馏水。 

本发明的实施例2：微弧氧化电解液新型复合添加剂，包括2份的纳米氧化锌及1份的稀土元素添加剂；所述的稀土元素添加剂为硫酸铈。

微弧氧化电解液新型复合添加剂的应用，将2份纳米氧化锌及1份稀土元素添加剂加入到基础电解液中，基础电解液的组成为20份硅酸钠，10份钨酸钠，10份乙二胺四乙酸二钠，5份氢氧化钠及3000份蒸馏水。 

本发明的实施例3：微弧氧化电解液新型复合添加剂，包括5份纳米氧化锌及0.6份稀土元素添加剂；所述的稀土元素添加剂为硝酸镧。

微弧氧化电解液新型复合添加剂的应用，将5份纳米氧化锌及0.6份稀土元素添加剂加入到基础电解液中，基础电解液的组成为10份硅酸钠，1份钨酸钠，1份乙二胺四乙酸二钠，4份氢氧化钠及3000份蒸馏水。 

为了进一步验证本发明的实验效果，将本发明的实施例中添加了微弧氧化电解液新型复合添加剂的电解液进行陶瓷层性能检测，并采用没有添加本发明产品的电解液作为对照，其检测结果如下：

微弧氧化膜层所得性能对比（微弧氧化试验在WHD-30型MAO设备上进行）：

1、硬度参数对比：

采用HV1000显微硬度计测量，试验条件为：F=0.98N，T=20s：

2、磨损参数对比：

摩擦磨损实验在MMS—2A屏显式摩擦磨损试验机上进行，试验条件：摩擦副为20CrMnTi，摩擦条件为滑动摩擦，润滑油选用液压冷冻油，滴油速度40滴/分钟。实验载荷为100N，速度为200 转/分钟，实验时间30分钟。

3、腐蚀性能参数对比：

在YWN-150盐雾试验机对试样进行盐雾腐蚀测试。实验环境为：5%的NaCl溶液，溶液PH值: 6~7；试验温度35℃，盐雾的沉降率为1~2mL/80cm²·h。

根据以上实验得知，本发明在采用相同设备及相同电解液的基础上，可以明显提高微弧氧化膜层的硬度、耐磨性及抗腐蚀性。