[发明专利]一种用于微弧氧化的电解液、微弧氧化方法及应用

说明书

本申请公开了一种用于微弧氧化的电解液、微弧氧化方法及应用。本申请用于微弧氧化的电解液，包括终浓度为5‑50g/L的磷酸盐、1‑15g/L的含铁化合物和1‑10g/L的络合剂，溶剂为蒸馏水；含铁化合物为二价铁化合物和/或三价铁化合物。本申请的用于微弧氧化的电解液，将磷酸盐、含铁化合物和络合剂溶解于水中，既满足了微弧氧化电解液的使用需求，又将磷化处理的磷酸盐引入其中，将磷化处理和微弧氧化相结合；使得采用本申请的电解液进行微弧氧化获得的膜层具有更好的致密度，进而提高了被处理工件的耐腐蚀性能。

技术领域

本申请涉及合金材料表面改性领域，特别是涉及一种用于微弧氧化的电解液、微弧氧化方法及应用。

背景技术

近年来，随着汽车工业、军事国防、航空航天、医疗器械及日常3C产品等领域的迅猛发展，人们对新材料的性能要求愈加苛刻。铝合金因其高比强度、易加工及价格低廉等优点应用广泛。但是，为满足更严苛的应用要求，铝合金的性能也在不断被提升，其中，铝合金的耐腐蚀性能一直以来都是衡量其应用前景的重要指标之一。

目前，有许多方法被用来提高铝合金的耐腐蚀性能，如牺牲阳极、化学转换膜、阳极氧化、微弧氧化、物理沉积等，其大致机理均是通过改变合金组分或者在合金表面形成保护层达到提高铝合金的耐腐蚀性能的目的。

其中，微弧氧化(micro-arc oxidation，缩写MAO)又称等离子体电解氧化(plasmaelectrolytic oxidation，缩写PEO)，作为一种前沿的表面处理技术，因其成膜效率高，膜层结合力好，环境污染小等特点受到愈来愈多的研究和关注。同时，用该技术处理得到的氧化陶瓷膜其抗腐和耐磨性能均较常规的技术，如阳极氧化法和化学转换膜法，更加优异。

采用微弧氧化得到的氧化陶瓷膜主要为金属氧化物，该膜层一般分为疏松层和致密层，其中，对抗腐蚀性能提升取决定性作用的是致密层的厚度。通过调节电解液组分和电参数，如电流密度、频率、占空比和氧化时间等，均可以一定程度上提高膜层致密层的厚度。但是，致密层的厚度提高的同时，疏松层的厚度增加速率可能高于致密层，即会获得更厚的疏松层；这导致膜层性能受到影响，比如膜层的粗糙度。另外，对于尺寸要求较高的零部件而言，膜层太厚，会影响零部件尺寸的精确度，会造成后续的组装困难等问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种新的用于微弧氧化的电解液，基于该电解液的微弧氧化方法及其应用。

本申请采用了以下技术方案：

本申请一方面公开了一种用于微弧氧化的电解液，包括终浓度为5-50g/L的磷酸盐、1-15g/L的含铁化合物和1-10g/L的络合剂，溶剂为蒸馏水，其中含铁化合物为二价铁化合物和/或三价铁化合物。

需要说明的是，本申请的关键在于将磷化处理的磷酸盐加入到本申请特别配置的微弧氧化电解液中，将化学转换成膜与微弧氧化相结合，进而改善膜层致密度，提高耐腐蚀性能。

还需要说明的是，磷化处理是在材料表面形成一层致密的、难溶的金属磷酸盐，以达到防腐的目的，但其主要缺点是成膜效率低、膜层结合力差，难以得到较厚的膜层，实际应用中一般只有几微米的膜厚；而本申请将其与微弧氧化相结合后，可以达到30微米的膜厚，并且采用本申请的电解液进行微弧氧化获得的膜层结合了磷化处理与微弧氧化两者的优点。此外，本申请的电解液或微弧氧化方法，与磷化处理相比，磷化处理使用的强酸性反应体系对环境具有很大的污染，而本申请的电解液或微弧氧化方法，以水为溶剂，仅需添加磷酸盐、含铁化合物和络合剂，环保安全。

优选的，磷酸盐选自六偏磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、多聚磷酸钠、磷酸三钠和焦磷酸钠中的至少一种。

更优选的，磷酸盐为六偏磷酸钠。

优选的，含铁化合物选自草酸高铁铵、草酸铁、柠檬酸铁铵、柠檬酸铁、硝酸铁、硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铁、氯化亚铁、普鲁士蓝、硫化亚铁、二硫化铁中的至少一种。