一種鎂合金表面高耐蝕陶瓷膜制備方法

1、說(shuō) 明 書(shū) 摘 要本發(fā)明公開(kāi)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(yáng)極，不銹鋼板作為陰極，電解液的溫度控制在050，設(shè)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160V300V之間處理2min10min，即在鎂合金表面原位生長(zhǎng)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。摘 要 附 圖權(quán) 利 要 求 書(shū)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

2、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(yáng)極，不銹鋼板作為陰極，電解液的溫度控制在050，設(shè)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160V300V的條件下恒壓處理2min10min，即在鎂合金表面原位生長(zhǎng)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

3、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。說(shuō) 明 書(shū)一種鎂合金表面微弧氧化制備高耐蝕陶瓷膜的方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明屬于微弧氧化處理技術(shù)領(lǐng)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)鎂合金是實(shí)際應(yīng)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(qiáng)度和比剛度高，阻尼減震性強(qiáng)、導(dǎo)熱性能好、抗沖擊性能好、電磁屏蔽能力強(qiáng)、容易回收利用等一系列優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為“21世紀(jì)最有發(fā)展?jié)摿Φ木G色工程材料”。作為新一代綠色、高強(qiáng)、輕質(zhì)的金屬結(jié)構(gòu)材料，鎂合金在汽車(chē)工業(yè)、

4、航空航天、武器裝備、以及計(jì)算機(jī)、通信產(chǎn)品及消費(fèi)類(lèi)3C電子產(chǎn)品領(lǐng)域具有一些其他材料無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。但是鎂合金的化學(xué)和電化學(xué)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(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用。事實(shí)證明，防止鎂合金腐蝕和磨損最有效、最簡(jiǎn)便的方法是對(duì)其進(jìn)行表面處理。目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的鎂合金表面處理方法主要包括化學(xué)轉(zhuǎn)化、陽(yáng)極氧化、微弧氧化處理、電鍍/化學(xué)鍍、有機(jī)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(yáng)極氧化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種表面處理

5、新技術(shù)。應(yīng)用該技術(shù)可以在Al, Mg, Ti等金屬表面原位生長(zhǎng)一層陶瓷薄膜。通過(guò)對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)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(lèi)技術(shù)相比，膜層的綜合性能有較大提高，且工藝簡(jiǎn)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(gè)重要方向。但是，鎂合金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(duì)鎂合金的自然腐蝕有一定的保護(hù)作用，但卻對(duì)鎂合金的電偶腐蝕沒(méi)有保護(hù)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?，F(xiàn)有的技術(shù)和工藝為在高純鎂表面通過(guò)微弧氧化技術(shù)制備

6、生物陶瓷膜的方法，涉及的專(zhuān)利為一種高純鎂醫(yī)用植入物及其生產(chǎn)方法，專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為102727932A，其在高純鎂的基體表面通過(guò)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(diǎn)在于所用基體以及預(yù)處理要求較高，純鎂的成本高，物理及化學(xué)性能不及鎂合金，且微弧氧化所需時(shí)間較長(zhǎng)，膜層中非晶相含量不夠高，非晶相含量不可控。因此開(kāi)發(fā)一種新技術(shù)在鎂合金表面通過(guò)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(huì)極大地推動(dòng)微弧氧化技術(shù)在鎂合金關(guān)鍵零部件表面防護(hù)方面的實(shí)際推廣應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)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)

7、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(diǎn)。為解決上述技術(shù)問(wèn)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(yáng)極，不銹鋼板作為陰極，電解液的溫度控制在1050，設(shè)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160V300V的條件下恒壓處理5min，然，即在鎂合金表面原位生長(zhǎng)一層均

8、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(diǎn)：本發(fā)明通過(guò)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(jìn)行封孔后處理時(shí)，經(jīng)測(cè)試極化曲線(xiàn)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(zhǎng)速度高，此方法具有高效、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。4、本發(fā)明的

9、處理工藝對(duì)鎂合金的材質(zhì)、形狀、尺寸等無(wú)特殊要求，凡是浸沒(méi)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(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。附圖說(shuō)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(shí)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(shí)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(shí)施例1所得試樣進(jìn)行電位極化測(cè)量所得極化曲線(xiàn)圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例2所得試樣進(jìn)行電位極化測(cè)量所得極化曲線(xiàn)圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例3所得試樣進(jìn)行電位極化測(cè)量所得極化曲線(xiàn)圖。圖8為本

10、發(fā)明實(shí)施例3所得試樣進(jìn)行x射線(xiàn)衍射檢測(cè)所得圖譜。具體實(shí)施方式實(shí)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78，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(yáng)極，不銹鋼板作為陰極，控制電解液的溫度為10，設(shè)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(zhǎng)一層均勻、致密的，含有非晶相的陶瓷膜。（3）將

11、處理后的試樣進(jìn)行檢測(cè)，按照GB/T24196-2009金屬和合金的腐蝕電化學(xué)試驗(yàn)方法恒電位和動(dòng)電位極化測(cè)量導(dǎo)則，在IM6e電化學(xué)工作站上，待測(cè)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(dòng)態(tài)極化法測(cè)量涂層的電化學(xué)腐蝕電位和腐蝕電流，測(cè)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110-6A110-9A,說(shuō)明本發(fā)明方法制作出來(lái)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(shí)

12、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(shí)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(shí)施例1微弧氧化處理后的鎂合金試樣進(jìn)行電極電位檢測(cè)所得曲線(xiàn)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110-6A。 實(shí)施例2本實(shí)施例的制備方法與實(shí)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(shí)間為5min。本實(shí)施例通過(guò)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(fù)合陶瓷，以提高陶瓷膜的耐蝕性，圖6是本發(fā)明實(shí)施例1微弧氧化處理后的鎂合金試樣進(jìn)行電極電位檢測(cè)所得曲

13、線(xiàn)圖，從圖中可以看出試樣的腐蝕電位為-1.056mv，腐蝕電流從110-5A降到110-7A。實(shí)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67，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(yáng)極，不銹鋼板作為陰極，控制電解液的溫度為30，設(shè)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(zhǎng)一層均勻、致密的，含有非晶相的復(fù)合陶瓷膜。本實(shí)施例通過(guò)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(fù)合陶瓷，圖7是本發(fā)明實(shí)施例2微弧氧化處理后的鎂合金試樣進(jìn)行電極電位檢測(cè)所得曲線(xiàn)圖，從圖中可以看出所得試樣的腐蝕電