[发明专利]一种镁合金上的ZrO2

说明书

本发明公开了一种镁合金上的ZrO₂/MgO耐磨膜层及其制备方法，属于复合膜层领域。本发明的镁合金上的ZrO₂/MgO耐磨膜层的制备方法，微弧放电提供的瞬间高温，MgO进入t‑ZrO₂体形成固溶体，稳定t‑ZrO₂不发生晶型转变；当MgO在ZrO₂中固溶饱和后，多余的MgO以独立的晶相出现，快冷使放电区的MgO、ZrO₂及固溶体的熔体快速冷却形成ZrO₂/MgO膜层；采用微弧放电在镁合金表面原位生长具有微孔结构的膜层，微孔结构的膜层与基体结合方式为冶金结合，微孔膜层为原位生长，因此界面的结合力较好。

技术领域

本发明属于复合膜层领域，尤其是一种镁合金上的ZrO₂/MgO耐磨膜层及其制备方法。

背景技术

镁合金具有较高的比刚度、比强度、良好的减震、电磁屏蔽性能等优点，在国防工业及民用领域有着广泛的应用。但是，镁合金表面硬度低，致使镁合金表面耐磨性差，严重制约了镁合金的应用范围。采用氧化物陶瓷膜层防护处理来提高镁合金耐磨性能是目前镁制品在进入实际应用之前的必备工序。

目前，镁合金氧化物陶瓷膜层的制备技术的问题有电流密度分布会随着镁合金几何尺寸的不规则变化而改变，造成表面的膜层厚度不均；膜层因空隙大、分布不均匀存在摩擦磨损性能差的问题。因此，迫切需要寻求一种新的镁合金表面改性技术，来大幅提高镁合金材料的氧化物陶瓷层的耐磨性能，以满足日益发展的产业需要。微弧氧化被公认为轻合金(铝、镁、钛)表面处理中最有发展前途的方法之一，能够直接在合金表面原位生长出一层陶瓷层，对合金表面进行改性。对此，镁合金微弧氧化处理后，可在一定程度上有效提高镁合金表面的耐磨性和硬度等性能，使镁金属合金更高效地应用于汽车行业领域。

然而，受氧化陶瓷膜层的生长特性决定，膜层自身存在脆性大的问题，其线膨胀系数与基体金属相差较大，易开裂、脱落，导致陶瓷膜层的耐磨性能受损，失去对基体金属的保护作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有微弧氧化膜层与基底结合力差的缺点，提供一种镁合金上的ZrO₂/MgO耐磨膜层及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种在镁合金上原位生成ZrO₂/MgO耐磨膜层的方法，包括以下步骤：

(1)在每1L水中添加1-4g氟锆酸钾、2g氟化氢铵、4g磷酸二氢钠和2.5g 氢氧化钾，得到锆盐电解液；

(2)将镁合金和不锈钢板置于所述锆盐电解液中，镁合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，进行微弧氧化；

(3)微弧氧化完成后，将镁合金在冷却液中进行快冷，冷却结束后在镁合金上原位生成ZrO₂/MgO耐磨膜层。

进一步的，步骤(2)中，镁合金为AZ91或AZ31。

进一步的，步骤(2)中，微弧氧化的工艺为：

将电压升至180-450V，在临近熄弧状态加压5-10V，起弧后反应时间共持续10-25min，之后将电压降到零，关闭电源。

进一步的，步骤(1)中的氟锆酸钾替换为碳酸锆。

进一步的，步骤(3)中所述冷却液温度低于10℃。

一种镁合金的ZrO₂/MgO耐磨膜层，本发明所述的制备方法制备得到。

进一步的，耐磨膜层中分布有微孔结构。