一種鎂合金表面高耐蝕陶瓷膜的制備方法

0 說說 明明 書書 摘摘 要要 本發(fā)明公開了一種鎂合金表面微弧氧化制備高耐蝕陶瓷膜的方法 該 方法采用鋯鹽體系溶液作為電解液 將 鎂合金置于電解液中作為陽極 不 銹鋼板作為陰極 電解液的溫度 控制在 0 50 設定微弧氧化電源為 恒壓工作方式 調(diào)節(jié)脈沖頻率為 550Hz 占空比為 5 30 在電壓 160V 300V 之間處理 2min 10min 即在鎂合金表面原位生長一層均勻 致密的含有非晶相的陶瓷膜 采用本發(fā)明的方法可以快速在 鎂合金表面 獲得致密的 非晶相含量較高的陶瓷膜 有效提高了鎂合金的耐蝕性 0 摘摘 要要 附附 圖圖 0 權(quán)權(quán) 利利 要要 求求 書書 1 一種鎂合金表面微弧氧化制備 高耐蝕陶瓷膜的方法 其特征在于 該方法包括以下步驟 1 以水為溶劑配制鋯鹽體系溶液 電解液內(nèi)容 然后將鋯鹽體 系溶液置于電解槽中靜置 24h 后作為電解液 2 將待處理的鎂合金置于步驟 1 所述電解液中作為陽極 不銹 鋼板作為陰極 電解液的溫度 控制在 0 50 設定微弧氧化電源為恒 壓工作方式 調(diào)節(jié)脈沖頻率為 550Hz 占空比為為 15 在電壓為 160V 300V 的條件下恒壓處理 2min 10min 即在鎂合金表面原位生長 一層均勻 致密的 含有非晶相的陶瓷膜 2 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的鎂合金表面微弧氧化制備含有非晶相 陶瓷 膜的方法 其特征在于 步驟 1 中所述鋯鹽為氫氧化鋯 碳酸鋯 鋯 氟酸銨或鋯硅酸鈉 3 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的鎂合金表面微弧氧化制備含有非晶相 陶瓷 膜的方法 其特征在于 步驟 2 中所述微弧氧化電源為直流脈沖電源 4 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的鎂合金表面微弧氧化制備含有非晶相陶瓷 膜的方法 其特征在于非晶相含量可控 0 說說 明明 書書 一一種種鎂鎂合合金金表表面面微微弧弧氧氧化化制制備備 高高耐耐蝕蝕陶陶瓷瓷膜膜的的方方法法 技術(shù)領域技術(shù)領域 本發(fā)明屬于微弧氧化處理技術(shù)領域 具體涉及 一種鎂合金表面微弧氧 化制備高耐蝕陶瓷膜的方法 背景技術(shù)背景技術(shù) 鎂合金是實際應用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料 其密度是鋼鐵的 1 4 鎂的 2 3 它具有比重輕 比強度和比剛度高 阻尼減震性強 導熱性能好 抗 沖擊性能好 電磁屏蔽能力強 容易回收利用等一系列優(yōu)點 被譽為 21 世紀最有發(fā)展?jié)摿Φ木G色工程材料 作為新一代綠色 高強 輕 質(zhì)的金屬結(jié)構(gòu)材料 鎂合金在汽車工業(yè) 航空航天 武器裝備 以及計算 機 通信產(chǎn)品及消費類 3C 電子產(chǎn)品領域具有一些其他材料無法比擬的優(yōu) 勢 但是鎂合金的化學和電化學活性高 耐蝕性能極差 在大氣中鎂合金 零件表面生成的氧化膜疏松多孔 極易發(fā)生大氣腐蝕和接觸腐蝕 此外 大多數(shù)鎂合金質(zhì)地柔軟 硬度較低 表現(xiàn)出較差的耐磨性 這些都大大限 制了其在民用和國防領域的應用 事實證明 防止鎂合金腐蝕和磨損最有效 最簡便的方法是對其進行 表面處理 目前國內(nèi)外應用的鎂合金表面處理方法主要包括化學轉(zhuǎn)化 陽 極氧化 微弧氧化處理 電鍍 化學鍍 有機物涂層 激光表面改性 氣 相沉積和表面滲層處理等 其中微弧氧化 MAO 技術(shù) 是在普通陽極氧化 的基礎上發(fā)展起來的一種表面處理新技術(shù) 應用該技術(shù)可以在Al Mg Ti 等金屬表面原位生長一層陶瓷薄膜 通過對工藝過程進行控制 可以使生 成的陶瓷膜具有優(yōu)異的耐磨和耐蝕性能 較高的硬度和絕緣電阻 與其它 同類技術(shù)相比 膜層的綜合性能有較大提高 且工藝簡單 易操作 處理 效率高 現(xiàn)已成為輕質(zhì)合金表面工程發(fā)展的一個重要方向 但是 鎂合金 1 微弧氧化膜存在許多固有缺陷 在腐蝕環(huán)境中 耐蝕性較差 涂層的防腐 作用和壽命大大降低 微弧氧化膜雖然對鎂合金的自然腐蝕有一定的保護 作用 但卻對鎂合金的電偶腐蝕沒有保護作用 而含非晶相的陶瓷膜具有 較好的耐電偶腐蝕特性 因此 制備含有非晶相的陶瓷膜很有必要 現(xiàn)有的技術(shù)和工藝為在高純鎂表面通過微弧氧化技術(shù)制備生物陶瓷膜 的方法 涉及的專利為一種高純鎂醫(yī)用植入物及其生產(chǎn)方法 專利公開號 為 102727932A 其在高純鎂的基體表面 通過微弧氧化處理形成一層 還有 非晶 Ca 和 P 的生物陶瓷涂層 其缺點在于所用基體以及預處理要求較高 純鎂的成本高 物理及化學性能不及鎂合金 且微弧氧化所需時間較長 膜層中非晶相含量不夠高 非晶相含量不可控 因此開發(fā)一種新技術(shù)在鎂合金表面通過微弧氧化制備高耐蝕的陶瓷膜 從而降低成本 提高效率 將會極大地推動微弧氧化技術(shù)在鎂合金關鍵零 部件表面防護方面的實際推廣應用 發(fā)明內(nèi)容發(fā)明內(nèi)容 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足 提供 一種鎂合金表面微弧氧化制備含有非晶相 陶瓷膜的方法 采用本發(fā)明工 藝參數(shù) 可以快速在 鎂合金表面獲得致密的 非晶相含量較高且可控的 高耐蝕陶瓷膜 此方法具有高效 節(jié)能的優(yōu)點 為解決上述技術(shù)問題 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種鎂合金表面 微弧氧化制備含有非晶相 陶瓷膜的方法 其特征在于 該方法包括以下步 驟 1 以水為溶劑配制鋯鹽體系溶液 電解液內(nèi) 容然后將鋯鹽體 系溶液置于電解槽中靜置 24h 后作為電解液 2 將待處理的鎂合金置于步驟 1 所述電解液中作為陽極 不銹 鋼板作為陰極 電解液的溫度 控制在 10 50 設定微弧氧化電源為 恒壓工作方式 調(diào)節(jié)脈沖頻率為 550Hz 占空比為 5 30 在電壓為 2 160V 300V 的條件下恒壓處理 5min 然 即在鎂合金表面原位生長一層 均勻 致密的 含有非晶相的陶瓷膜 上述步驟 1 中所述鋯鹽為碳酸鋯和氟鋯酸鉀 上述步驟 2 中所述微弧氧化電源為直流脈沖電源 上述步驟 2 中所述占空比為 15 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點 1 本發(fā)明通過在改善電解液中成分含量 使制備出的鎂合金微弧氧 化陶瓷膜中非晶相含量較高的陶瓷膜 以提高陶瓷膜的耐蝕性 制備的 陶瓷膜在未進行封孔后處理時 經(jīng)測試極化曲線可得 電極電位升高 腐 蝕電流減小 2 本發(fā)明處理工藝獲得的陶瓷膜中含有豐富的非晶相 且非晶相的 含量可控 3 采用本發(fā)明工藝參數(shù) 可以快速在 鎂合金表面獲得致密的 含有 非晶相的陶瓷膜 該陶瓷膜層的生長速度 高 此方法具有高效 節(jié)能的優(yōu) 點 4 本發(fā)明的處理工藝對 鎂合金的材質(zhì) 形狀 尺寸等無特殊要求 凡是浸沒在電解液中的 鎂合金 微弧氧化處理后均可在表面獲得均勻 致 密的陶瓷膜 因此該工藝具有良好的通用性 下面結(jié)合附圖和實施例 對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述 附附圖圖說說明明 圖 1 為普通鎂合金打磨掉氧化膜的外觀圖 圖 2 為使用普通電解液微弧氧化處理后的 鎂合金的外觀圖 圖 3 為本發(fā)明實施例 1 微弧氧化處理后的鎂合金的外觀圖 圖 4 為本發(fā)明實施例 2 微弧氧化處理后的鎂合金的外觀圖 圖 5 為本發(fā)明實施例 1 所得試樣進行電位極化測量所得極化曲線圖 3 圖 6 為本發(fā)明實施例 2 所得試樣進行電位極化測量所得極化曲線圖 圖 7 為本發(fā)明實施例 3 所得試樣進行電位極化測量所得極化曲線圖 圖 8 為本發(fā)明實施例 3 所得試樣進行 x 射線衍射檢測所得圖譜 具體實施方式具體實施方式 實施例 1 1 以水為溶劑配制鋯鹽體系溶液 每升鋯鹽體系溶液中含鋯鹽 10g 六偏磷酸鈉 10g 磷酸二氫鈉 2g 檸檬酸鈉 1g 緩蝕劑 調(diào)節(jié)鋯鹽 體系溶液的 pH 值為 7 8 然后將鋯鹽體系溶液置于電解槽中靜置 24h 后作為電解液 所述鋯鹽為碳酸鋯 2 將待處理的鎂合金置于步驟 1 所述電解液中作為陽極 不銹 鋼板作為陰極 控制電解液的溫度為 10 設定微弧氧化電源 直流脈 沖電源 為恒壓工作方式 調(diào)節(jié)脈沖頻率為 550Hz 占空比為 15 將 電壓瞬間升至 180V 的條件下恒壓處理 5min 即在鎂合金表面原位生長 一層均勻 致密的 含有非晶相的陶瓷膜 3 將處理后的試樣進行 檢測 按照 GB T24196 2009 金屬和合金 的腐蝕電化學試驗方法恒電位和動電位極化測量導則 在IM6e 電化學工 作站上 待測試樣為工作電極 鉑金電極為輔助電極 飽和甘汞電極為參 比電極 掃面速率為 0 5mv s 放入 37 的 hank s 溶液體系中 用 tafel 恒電位動態(tài)極化法測量涂層的電化學腐蝕電位和腐蝕電流 測量結(jié)果 如下 腐蝕電位不小于 1 4mv 腐蝕電流從 10 5A 降低至 1 10 6A 1 10 9A 說 明本發(fā)明方法制作出來的 陶瓷膜層的耐蝕性能 耐磨性大大提高 圖 1 是普通鎂合金的外觀圖 從圖中可以看出 普通 鎂合金表面具有 4 金屬光澤 圖 2 是普通電解液微弧氧化后的 鎂合金 圖 3 是本實施例微 弧氧化處理后的鎂合金的外觀圖 從圖中可以看出本實施例微弧氧化處 理后的鎂合金表面金屬光澤消失 陶瓷膜色澤均勻 圖 5 是本發(fā)明實施例 1 微弧氧化處理后的鎂合金試樣進行電極電位檢 測所得曲線圖 從圖中可以看出其腐蝕電位不低于 1 4mv 腐蝕電流從 10 5A 降低至 1 10 6A 實施例 2 本實施例的制備方法與實施例 1 相同 其中不同之處在于 所述鋯鹽 為氫氧化鋯 碳酸鋯 鋯氟酸銨或鋯硅酸鈉 使用電壓為 200V 處理時 間為 5min 本實施例通過在使用特定的電解液 使制備出的鎂合金微弧氧化陶瓷 膜中含有非晶相復合陶瓷 以提高陶瓷膜的耐蝕性 圖 6 是本發(fā)明實施 例 1 微弧氧化處理后的鎂合金試樣進行電極電位檢測所得曲線圖 從圖中 可以看出試樣的腐蝕電位為 1 056mv 腐蝕電流從 1 10 5A 降到 1 10 7A 實施例 3 1 以水為溶劑配制鋯鹽體系溶液 每升鋯鹽體系溶液中含鋯鹽 12g 六偏磷酸鈉 12g 磷酸二氫鈉 3g 檸檬酸鈉 1g 氟化氫銨 6g 調(diào) 節(jié)鋯鹽體系溶液的 pH 值為 6 7 然后將鋯鹽體系溶液置于電解槽中靜置 24h 后作為電解液 所述鋯鹽為碳酸氧鋯 2 將待處理的鎂置于步驟 1 所述電解液中作為陽極 不銹鋼板 作為陰極 控制電解液的溫度為 30 設定微弧氧化電源 直流脈沖電 源 為恒壓工作方式 調(diào)節(jié)脈沖頻率為 550Hz 占空比為 15 在電壓 為 220V 的條件下恒壓處理 5min 即在鎂表面原位生長一層均勻 致密 的 含有非晶相的復合陶瓷膜 本實施例通過在使用特制的電解液 使制備出的 鎂微弧氧化陶瓷膜中 含有非晶相復合陶瓷 圖 7 是本發(fā)明實施例 2 微弧氧化處理后的鎂合金試 5 樣進行電極電位檢測所得曲線圖 從圖中可以看出 所得試樣的腐蝕電位為 0 9016mv 腐蝕電流從 1 10 5A 降到 1 10 8A 顯著提高了耐蝕性 實施例 4 圖 8 是本發(fā)明實施例 3 微弧氧化處理后的鎂合金試樣進行 x