[发明专利]一种环保型电解液及其用途

说明书

本发明公开了一种环保型电解液及其用途，该环保型电解液无磷、氟含钨盐，且加入的聚丙烯酸盐能够防止电解液结垢，维持电解液稳定；其用途是以铝合金作为阳极，采用上述环保型电解液，在恒流或恒压的工艺条件下进行微弧氧化处理工艺，在铝合金工件表面生成一层微弧氧化陶瓷膜，并对该微弧氧化陶瓷膜进行常规的封孔处理。本发明电解液含钨盐，不含磷和氟，有利于环境，可以持续发展，而且铝合金表面微弧氧化陶瓷膜是含钨的，膜层孔洞尺寸较小，且孔洞数量少；膜层具有较高的显微硬度，耐磨损，耐腐蚀及高强度，其应用领域广，生产方便快捷。

技术领域

本发明属于金属材料表面处理技术领域和环保技术，具体涉及一种环保型电解液以及采用该环保型电解液制备高强度铝合金陶瓷膜的方法。

背景技术

随着经济的高速持续发展，人口流动量越来越大，面对资源的可持续发展，巨大的客源，无尽的货运物流，为此，应当降低车辆的能耗，增加车辆的运量，提高车辆的运行速度等。这就需要对车辆的部件，甚至整个车体使用轻金属材料，来高速发展轨道运输产业,使轨道运输向高速铁路、城市地铁和轻轨发展,一言以蔽之,向车辆的轻量化发展。这必将为铝制车辆的应用发展研究开拓出广阔的市场前景。

铝及其合金因密度小、比重小、储量大、比强度高、导热导电性好、易加工成型、良好的可焊性、可抛光性能和回收利用率高等优点，已成为制造轻型结构的首选材料。在航空航天、汽车、建筑、电子和包装等工程领域被广泛应用，是使用量仅次于钢铁的第二类金属材料。但由于铝及其合金表面强度低、耐腐蚀性和耐磨性能往往不足设计要求，尤其在酸性或碱性氛围中极易发生腐蚀，制约了铝及其合金的应用。因此就需要对铝及其合金表面处理达到所需的目的。表面处理工艺是提高铝及其合金的表面硬度、耐蚀耐磨性能和装饰性等性能，延长其使用寿命和扩大应用范围的一个非常重要的手段。

我国从20世纪90年代初，有很多学者陆续开始关注微弧氧化技术,目前国内的研究机构很多，大都集中在学校和科研单位，具有代表性的主要有北京师范大学低能核物理研究所、哈尔滨工业大学、吉林大学、西安理工大学材料院等单位。北京师范大学低能核物理研究所薛文彬等人和西安理工大学蒋百灵教授等在这方面的研究工作较为系统、较为深入，他们对铝合金微弧氧化膜层的制备、膜层成分、膜层形貌、膜层性能、膜层应用等方面都进行了深入系统的探讨，且研究覆盖了铝、镁、钛合金，其研究成果对该技术的进步起到了积极的推动作用。

然而，由于陶瓷层的形成过程非常复杂，至今还没有一个十分合理的模型能全面描述陶瓷层的形成，关于成膜的热力学和动力学等规律，还有待于进行深入的试验研究和理论分析；此外，如何降低大规模生产成本也是亟需解决的问题，并且微弧氧化工艺的影响因数众多，会导致微弧氧化陶瓷膜的综合性能。因此需要开发一种性能优越的微弧氧化陶瓷膜的环保型电解液及工艺参数对铝合金的应用领域的推广意义重大。

发明内容

针对现有问题的不足，本发明的目的是提供一种环保型电解液以及采用该环保型电解液制备高强度铝合金陶瓷膜的方法，其所得工件氧化铝陶瓷膜的硬度、耐磨损性、耐摩擦性明显提高。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种环保型电解液，包括聚丙烯酸盐1g/L，以及钨盐，水溶性硅酸盐，碱金属氢氧化物和EDTA二钠。

本申请提供的电解液无磷、无氟，且加入的聚丙烯酸盐能够防止电解液结垢并维持电解液稳定；在电解液中添加钨盐，可以抑制氧化铝膜层中的多孔层(即疏松层)增厚并促进Al₂O₃的形成，从而提高致密层在整个膜层中的比率，降低陶瓷膜磨损量，有利于提高膜层的耐磨损性；加入硅酸盐作为铝合金微弧氧化陶瓷膜主要成膜剂，增加放电中心，加速促进成膜速度；加入碱金属氢氧化物，用来调节电解液的pH，主要目的调节微弧氧化过程中铝离子的浓度；加入EDTA盐进一步防止铝离子生成白色絮状沉淀。