專利名稱：鎂合金陽極氧化方法
技術領域：
本發明涉及一種鎂合金陽極氧化方法，屬于金屬表面處理技術。
背景技術：
鎂合金具有密度小、比強度高、比剛度高、減震性好、電磁屏蔽和抗輻射能力強等優點，已成為新材料研究與使用的熱點。然而，鎂合金的耐蝕性在常用金屬結構材料中是最低的，易發生電偶腐蝕而加速溶解腐蝕，制約了鎂合金的廣泛應用。對鎂合金進行表面處理可以有效提升合金材料的耐腐蝕性能。在鎂合金陽極氧化技術能在材料表面形成一層電絕緣性好、結合力強、耐蝕性好的氧化膜，是最具工業化應用前景的鎂合金表面處理技術。目前，工業生產中所用鎂合金表面處理的電解質溶液中大都含有Cr，P和F等有害元素，對環境污染嚴重，廢液的處理成本高，不符合可持續發展的要求。因此，無Cr，P和 F等有害元素的環保型電解液及其工藝成為現今鎂合金陽極氧化研究的重點。環保型電解液體系主要有 K0H-N￡i2Si03-NaA102、NaOH-Al (OH) 3_Na2SiO3、NaOH-Na2SiO3-Na2B4O7 等電解液體系，然而由無機鹽組成的環保型電解液得到的氧化膜表面粗糙度大，微孔分布不均、孔徑較大，導致耐蝕性能較差，并且附著力不強，成膜不均勻，易產生裂紋，并且處理電壓不易控制、易產生局部燒蝕等問題。

發明內容
本發明旨在提出一種鎂合金陽極氧化方法，能在鎂合金表面生成微孔分布均勻、 孔徑細小、粗糙度小、耐蝕性好的氧化膜，并且電解液滿足環保要求，不會造成環境污染，對鎂合金進行表面處理工藝簡單，成膜易于控制，而且原料易得、價格便宜，適于工業化生產。這種鎂合金陽極氧化方法，先將鎂合金預處理，然后放入電解液中進行陽極氧化， 其中所用的電解液的組成為氫氧化鈉或氫氧化鉀10-100g/L、硅酸鈉或硅酸鉀20-200g/ L、四硼酸鈉或四硼酸鉀20-150g/L、添加劑和水，所述的添加劑為糖類及其衍生物葡萄糖、 乳糖、蔗糖、麥芽糖、淀粉、糊精、山梨醇和木糖醇中的一種或兩種。這種鎂合金陽極氧化方法中的電解液中，氫氧化物主要用于調節溶液電阻和pH 值；硅酸鹽是主要的成膜劑，參與鎂合金陽極氧化反應，形成難溶化合物，使氧化膜膜層細化、致密，改善均勻性，可顯著提高氧化膜的耐蝕性；硼酸鹽主要用于增加氧化膜成膜速度， 縮短反應時間；添加劑糖類及其衍生物為生物多元醇，其單分子結構中含有多個羥基，且羥基上具有的孤對電子能與鎂原子空軌道結合，從而能有效地吸附于鎂合金表面，在鎂合金表面起到屏蔽作用，從而減緩鎂與氧的反應速率和氧化膜生長速度，使得氧化膜的致密性、 均勻性和耐蝕性均顯著提高。本發明的鎂合金陽極氧化方法與現有的技術相比，主要有以下優點(1)環保。本發明的電解液中無鉻、氟、磷等有害物質，同時廢液易處理，對環境無污染，屬于綠色環保型配方。(2)添加劑是糖類及其衍生物，均為生物質化合物，對人體和自然環境無污染，且易被微生物分解。(3)能得到耐蝕性優良的氧化膜。用本發明的方法可以獲得光滑，致密，均勻且耐蝕性良好的鎂合金陽極氧化膜，同時氧化膜微孔分布均勻，孔徑細小。


圖1是經過本發明的方法進行表面處理的AZ31鎂合金試樣和AZ31鎂合金基體的 Tafel極化曲線，圖中，a為未經陽極氧化的鎂合金試樣曲線，b表示經本發明方法處理后的鎂合金試樣曲線；圖2是用淀粉作為添加劑時，AZ31鎂合金陽極氧化膜表面形貌SEM照片；圖3是用淀粉作為添加劑時，AZ31鎂合金陽極氧化膜截面形貌SEM照片。
具體實施例方式這種鎂合金陽極氧化方法所用的電解液的組成為氫氧化鈉或氫氧化鉀 10-100g/L、硅酸鈉或硅酸鉀20-200g/L、四硼酸鈉或四硼酸鉀20_150g/L、添加劑和水，所述的添加劑為糖類及其衍生物葡萄糖、乳糖、蔗糖、麥芽糖、淀粉、糊精、山梨醇和木糖醇中的一種或兩種。當添加劑為葡萄糖時，加入量可以為5_40g/L。當添加劑為乳糖時，加入量可以為5-60g/L。當添加劑為蔗糖時，加入量可以為10_40g/L。當添加劑為麥芽糖時，加入量可以為10_50g/L。當添加劑為糊精時，加入量可以為5_50g/L。當添加劑為淀粉時，加入量可以為5_50g/L。當添加劑為山梨醇時，加入量可以為10_40g/L。當添加劑為木糖醇時，加入量可以為5_30g/L。用上述電解液對鎂合金進行陽極氧化時，可采用脈沖電源，恒流電流模式，具體步驟如下(1)鎂合金預處理打磨、鉆孔、蒸餾水清洗、丙酮超聲清洗、蒸餾水清洗、吹干。(2)鎂合金陽極氧化用不銹鋼為陰極，鎂合金為陽極，在攪拌條件下，恒流陽極氧化，電解液溫度控制在5 40°C，時間為10 50min。所用電源為脈沖電源，其脈沖頻率和占空比連續可調，電流密度為5mA/cm2 40mA/cm2，頻率范圍為IOOHz 500Hz，占空比為 10% 30%。實施例1鎂合金材料AZ31鎂合金板材將鎂合金材料制成試樣分別通過以下預處理打磨、鉆孔、蒸餾水清洗、丙酮超聲、 蒸餾水清洗、吹干。將上述鎂合金試樣(共有7個試樣)在表1中所述的電解液中陽極氧化，陽極氧化條件為脈沖電源，恒流電流模式，電流密度lOmA/cm2、陽極氧化時間15min、脈沖頻率 100Hz、占空比10%、溫度控制在10-30°C。整個陽極氧化過程在攪拌的條件下進行。表1電解液組成
權利要求
1.一種鎂合金陽極氧化方法，將鎂合金預處理，然后放入電解液中進行陽極氧化， 其特征在于所用的電解液的組成為氫氧化鈉或氫氧化鉀10-100g/L、硅酸鈉或硅酸鉀 20-200g/L、四硼酸鈉或四硼酸鉀20-150g/L、添加劑和水，所述的添加劑為糖類及其衍生物葡萄糖、乳糖、蔗糖、麥芽糖、淀粉、糊精、山梨醇和木糖醇中的一種或兩種。
2.如權利要求1所述的鎂合金陽極氧化方法，其特征在于所述的添加劑為葡萄糖，加入量為5-40g/L。
3.如權利要求1所述的鎂合金陽極氧化方法，其特征在于所述的添加劑為乳糖，加入量為 5-60g/L。
4.如權利要求1所述的鎂合金陽極氧化方法，其特征在于所述的添加劑為蔗糖，加入量為 10-40g/L。
5.如權利要求1所述的鎂合金陽極氧化方法，其特征在于所述的添加劑為麥芽糖，加入量為10-50g/L。
6.如權利要求1所述的鎂合金陽極氧化方法，其特征在于所述的添加劑為糊精，加入量為 5-50g/L。
7.如權利要求1所述的鎂合金陽極氧化方法，其特征在于所述的添加劑為淀粉，加入量為 5-50g/L。
8.如權利要求1所述的鎂合金陽極氧化方法，其特征在于所述的添加劑為山梨醇，加入量為10-40g/L。
9.如權利要求1所述的鎂合金陽極氧化方法，其特征在于所述的添加劑為木糖醇，加入量為5-30g/L。
10.如權利要求1所述的鎂合金陽極氧化方法，其特征在于所述的鎂合金預處理為打磨、鉆孔、蒸餾水清洗、丙酮超聲、蒸餾水清洗、吹干；所述的陽極氧化過程為用不銹鋼為陰極，鎂合金為陽極，在攪拌條件下，恒流陽極氧化，所用電源為脈沖電源，其脈沖頻率和占空比具有連續可調，電流密度為5mA/cm2 50mA/cm2，頻率范圍為IOOHz 500Hz，占空比為 10% 30%，電解液溫度控制在5 40°C，時間為10 50min。
全文摘要
一種鎂合金陽極氧化方法，所用的電解液組成為氫氧化鈉或氫氧化鉀10-100g/L、硅酸鈉或硅酸鉀20-200g/L、四硼酸鈉或四硼酸鉀20-150g/L、糖類及其衍生物添加劑、水。其步驟為(1)鎂合金預處理；(2)鎂合金陽極氧化在攪拌條件下恒流陽極氧化，所用電源為脈沖電源，電解液溫度控制在5～40℃，時間為10～50min。由于電解液采用的上述組分，使溶液無鉻、無磷、無氟，對環境無污染。添加劑糖類物質加入到基礎電解液中能夠減緩鎂與氧的反應速率和氧化膜生長速度，使鎂合金的氧化膜表面孔隙變小，提高表面光潔度，從而提高鎂合金氧化膜層耐腐蝕性能。
文檔編號C25D11/30GK102409383SQ20111036006
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月9日 優先權日2011年11月9日
發明者衛中領, 吳建一, 宗乾收, 屠曉華, 沈鈺, 沈靜飛, 繆程平, 陳利 申請人:中國科學院嘉興輕合金技術工程中心, 嘉興學院