[发明专利]一种实现镁合金表面黑色化的电解液及黑色化的工艺方法

说明书

本发明提供了一种实现镁合金表面黑色化的电解液及黑色化的工艺方法，采用硅酸体系的着色溶液，其中着色的溶液组分包含柠檬酸铁铵等添加剂。在着色工艺过程中，镁合金在配制好的微弧氧化液中进行降流式两步恒流微弧氧化处理制备黑色陶瓷膜。为进一步提高膜层的抗腐蚀和稳定性，在封孔液中进行封孔处理。本发明的着色微弧氧化液安全环保且稳定性高，通过优化微弧氧化方式，调整正负电流密度参数，对膜层进行内部了自修复封孔，解决表面疏松多孔且致密内层厚度小的问题，实现了膜层致密化控制，使膜层更厚更致密，最后封孔液稳定性好，对膜层颜色无影响，提高耐蚀性，本发明的工艺技术实现了镁合金黑色化处理，并拓宽镁合金的应用领域。

技术领域

本发明属于镁合金表面着色技术领域，尤其涉及一种实现镁合金表面黑色化的电解液及微弧氧化实现镁合金表面黑色化的工艺方法。

背景技术

镁合金由于其密度小、比强度高、电磁屏蔽性能好和易于回收，因而在结构轻量化的汽车和电子产品中得到广泛使用，但镁合金耐蚀性差以及表面装饰性单一是制约其发展的最大障碍，其中表面着色技术是改善镁合金耐蚀性能的同时满足其装饰性的最简单有效的方法。微弧氧化着色技术的优势是可以在镁合金表面上一步完成涂层的着色，工艺简单且易于实现自动化，同时在镁合金表面获得的着色膜层更加致密，与基体结合力好，颜色更均匀，在满足装饰性的同时能显著提高镁合金的耐蚀性能。但该技术获得的镁合金表面多以灰白色为主，极大地限制其应用范围，利用该技术在镁合金表面实现色泽多元化，尤其是黑色因具有独特的光学性和适应性在电子产品中具有广泛的应用前景。

目前现有的镁合金微弧氧化制备黑色的技术方法中存在以下不足:(1)电解液含有P等有害元素，如：通过在磷酸电解液体系中添加柠檬酸铁在镁合金表面进行二次微弧氧化着黑色，膜层疏松多孔，耐蚀耐磨性能不佳。(黑色微弧氧化膜的制备及其表征[J]2016物理化学学报)、如CN201910372634.2镁合金微弧氧化方法及微弧氧化含铁电解液的制备方法中，需要加入磷酸盐和柠檬酸铁配合着色，且得到的膜层疏松多孔。(2)微弧氧化过程中多数是采用一段式恒流或恒压的工艺方法，导致膜层表面较为粗糙，多孔且伴随裂纹，如:申请公布号CN201710335350.7公开了一种镁合金黑色微弧氧化膜制备方法，利用一段式恒压的工艺方法制备的黑色膜层表面出现裂纹和烧灼。(3)脉冲频率大，氧化时间长，增大了生产所需的能耗，如：申请公布号CN201810635295.8公开了一种镁合金微弧氧化光滑黑色陶瓷膜及其制备方法，采用双极性脉冲改变电流密度的恒流模式对镁合金进行第一段和第二段共两段式微弧氧化处理，但该方法第二段所需的脉冲频率高达1200-1600Hz，且氧化时间长达25min，能耗较大，导致生产成本增加，不利于大规模工业生产应用。

为了进一步提高微弧氧化膜的稳定性，常需要进行封孔处理，而目前现有的镁合金黑色微弧氧化膜的封孔技术中存在以下不足：(1)封孔后色泽亮度下降，如：申请公布号CN201810033434.X公开了一种镁合金表面处理方法，所述第三步中封孔处理采用的封孔剂包括以下组分为硅酸盐和苯并三氮唑，封孔后易发生白灰和变色，膜层色泽不佳。(2)封孔效果不佳，如：AZ31B镁合金表面硅烷处理研究(2008，中国腐蚀与防护学报)，在双三乙氧基硅基苯基四硫化的硅烷溶液中浸湿约一分钟，经盐水浸泡2h样品表面就已经出现腐蚀斑，防腐效果不显著。(3)封孔工艺耗时长，不利于生产效率的提高，如：申请公布号CN201911352063.2公开了一种有色合金防腐层的制备方法，通过浸渍法将多孔的微弧氧化置于溶胶-凝胶溶液中进行封孔，但其溶胶-凝胶溶液需要大量的有机溶剂配制并且需要3～7小时的搅拌以及12～34小时的不同温度下进行多次烘干处理才能制备出性能稳定的封闭表面，不仅工艺过程繁琐，而且只能满足进一步稳定防腐的作用，但对于着色膜层来说，该技术方法会改变膜层原来的颜色，封孔后色泽亮度下降，难以满足提高防腐作用的同时满足着色膜层的装饰性作用。

发明内容