[发明专利]镁合金表面制备自封孔微弧氧化涂层的电解液及涂层制备方法

说明书

本发明属于轻合金腐蚀与防护领域，涉及镁合金表面制备自封孔微弧氧化涂层的电解液及涂层制备方法。在微弧氧化自封孔涂层制备过程中，电解液的组成为：硅酸盐、氟化物、锆盐、纳米颗粒、表面活性剂等。镁合金表面制备自封孔微弧氧化涂层的方法解决了传统微弧氧化膜层疏松多孔的问题，并且完善了含磷酸盐电解液中自封孔制备工艺的不足，以及升级了单一封孔机理制备的自封孔涂层的结构及性能，大大提升了膜层的封孔程度，从而研发出了绿色节能、耐蚀性能超强的新型镁合金自封孔涂层。

技术领域

本发明属于轻合金腐蚀与防护领域，涉及一种镁合金表面制备自封孔微弧氧化涂层的电解液及涂层制备方法。

背景技术

镁合金由于密度低，比刚度、比强度高等特点广泛的应用于航天、交通运输、电子产品等领域。然而，由于镁的化学活性强、硬度低，严重制约了镁合金的应用。

表面改性技术是提高镁合金耐蚀耐磨性能有效手段。近年来，微弧氧化技术作为一种简单高效的表面改性技术，所形成的膜层具有耐腐蚀性能高、耐磨性能好以及与基体结合良好等特点，已被用于钛、铝、镁及其合金表面上膜层的制备。然而传统微弧氧化膜层表面疏松多孔，腐蚀介质很容易通过这些孔洞渗入到基底与镁合金发生腐蚀，从而出现点蚀，诱发大面积腐蚀，从而影响镁合金产品的应用。所以，微弧氧化膜层还需要后续的封孔处理，从而增加了处理工序和成本。

发明内容

本发明目的是提供一种镁合金表面制备自封孔微弧氧化涂层的电解液及涂层制备方法，通过调整微弧氧化电解液配方组合，可以直接在镁合金表面制备含锆自封孔涂层，该涂层大大提高了镁基金属的耐腐蚀性能，同时提高涂层的耐磨性。

本发明公开了一种镁合金表面制备自封孔微弧氧化涂层的电解液，电解液的组成包括：硅酸盐、氟化物、锆盐、纳米颗粒以及表面活性剂；

其中硅酸盐浓度为10g/L~30g/L，氟化物浓度为3g/L~14g/L，锆盐浓度为5g/L~20g/L，纳米颗粒浓度为0.1~1g/L，表面活性剂浓度为0.001g/L~0.030g/L。

硅酸盐是制备膜层的主成膜剂，氟化物能够加快膜层生长速度，锆盐是主要的封孔物质，纳米颗粒促进膜层自封孔，表面活性剂能有效降低孔隙率。

进一步的，电解液成分还包括磷酸钠、尿素、磷酸氢钠中的一种或者任意两种或者三种，浓度为3~6g/L。

该组分不仅可以调节电解液pH，还有助于使膜层更平整。

进一步的，所述硅酸盐为硅酸钠，氟化物为氟化氢铵、氟化钠或氟化钾，所述锆盐为氟锆酸钾，纳米颗粒为氧化铝、氧化锆、氧化铈、氧化锌中的一种或任意两种或任意三种或四种的混合；表面活性剂为甘油、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸中的一种；电解液为中性或弱碱性。

本发明公开了一种镁合金表面自封孔微弧氧化涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，样品前处理将镁合金工件打磨、脱脂、清洗、干燥后安置到电解槽中；

步骤二，电解液的配置根据电解液进行配置，并且对镁合金表面制备自封孔微弧氧化涂层的电解液进行超声处理，超声30min，然后置于电解槽中；

步骤三，微弧氧化将前处理后的工件浸入步骤二所述电解液中，然后进行微弧氧化。

进一步讲，步骤三中采用恒压模式进行微弧氧化，正向电压230 V~350 V，负向电压20 V~40 V，频率250 Hz~650 Hz，占空比15%~45%，氧化时间为6min~20min。

电压对膜的厚度、微孔尺寸及耐蚀性能的影响起重要作用；频率对膜层表面的微孔尺寸影响较大；占空比会影响膜层的击穿电压。

进一步讲，镁合金材料为AZ31、AZ61、AZ91、WE43或AM60。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：