CN103726093B - 一种采用环保型含镍电解液在镁合金表面制备微弧氧化膜层的方法 - Google Patents
一种采用环保型含镍电解液在镁合金表面制备微弧氧化膜层的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103726093B CN103726093B CN201310652041.4A CN201310652041A CN103726093B CN 103726093 B CN103726093 B CN 103726093B CN 201310652041 A CN201310652041 A CN 201310652041A CN 103726093 B CN103726093 B CN 103726093B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- arc oxidation
- film layer
- micro
- oxidation film
- magnesium alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 59
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims description 13
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims description 12
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 26
- MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;nickel Chemical compound [Ni].CC(O)=O.CC(O)=O MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229940078494 nickel acetate Drugs 0.000 claims abstract description 22
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 18
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 9
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims abstract description 7
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 4
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 3
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims 1
- 235000019795 sodium metasilicate Nutrition 0.000 claims 1
- 238000007745 plasma electrolytic oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 63
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 10
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 abstract description 9
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 abstract description 6
- BSVBQGMMJUBVOD-UHFFFAOYSA-N trisodium borate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]B([O-])[O-] BSVBQGMMJUBVOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 11
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 8
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 8
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017625 MgSiO Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000010407 anodic oxide Substances 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 150000001642 boronic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N phosphanylidynenickel Chemical compound [P].[Ni] OFNHPGDEEMZPFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 1
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical compound [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 235000019982 sodium hexametaphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
- 150000003754 zirconium Chemical class 0.000 description 1
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
本发明一种采用环保型含镍电解液在镁合金表面制备微弧氧化膜层的方法，属金属表面处理技术领域，本发明方法是以镁合金作为阳极，采用无磷、氟的含镍盐的水溶液电解液，在规定的工艺条件下进行微弧氧化处理，在镁合金材料表面生成陶瓷质微弧氧化膜层，并对该陶瓷质微弧氧化膜层进行常规封孔处理，从而在该镁合金表面形成高耐蚀耐磨微弧氧化膜层；所述水溶液电解液组成配方为：醋酸镍或硫酸镍0.5-1.5g/L、硅酸钠15—30g/L、硼酸钠20—40g/L、氢氧化钠或氢氧化钾10—30g/L、三乙醇胺的10—20mL/L、乙二胺的5-10mL/L；本发明电解液含镍盐，不含磷和氟，有利环境，在镁合金表面生成的微弧氧化膜层是含镍的陶瓷膜，膜层孔洞尺寸较小；膜层具有较高耐磨性、和耐蚀性和结合力，适用广泛。
Description
技术领域
本发明一种采用环保型含镍电解液在镁合金表面制备微弧氧化膜层的方法，属金属表面处理技术领域。
背景技术
镁合金相对其他金属材料密度低，比强度高，抗震、耐冲击性强，热传导性和抗电磁波干扰优良，且其加工成型性能好，材料易回收，可广泛应用于汽车制造、电子通讯工业、航空航天等行业。但镁合金的耐蚀性极差，其表面呈现出极高的化学和电化学活性，表面硬度、耐磨性能也很难达到较高的使用要求。
近年来，镁合金表面微弧氧化技术引起了国内外科研工作者的广泛关注。微弧氧化处理能够把镁合金基体氧化烧结成陶瓷质氧化膜，既有陶瓷膜良好的耐蚀耐磨性能，又保持了阳极氧化膜与基体的强结合力，且其工序简单、处理工件效率高。CN102220620A专利申请，在含有(C6H5O7)2Ca3·4H2O、Na3PO4、NH4HF2、N(CH2CH2OH)3、C3H8O3和H2O2的电解液中采用微弧氧化方法在镁合金表面制备了结合强度高、生物活性良好的富含钙磷相的陶瓷涂层。CN102234802A专利申请，在镁合金表面微弧氧化形成了的多孔陶瓷层，然后对涂层进行有机涂层封孔处理，再通过化学镀形成镍磷镀层，最后电镀形成高耐蚀耐磨的镀镍层，能够满足苛该环境中是镁合金制件的高强防护要求。CN200710078091.0专利申请，采用TiO2溶胶加入到磷酸盐电解液，微弧氧化制备出白色、蓝色、灰色的高耐蚀性复合氧化膜厚度均匀、表面光滑、致密性好、孔隙率小，与基体结合良好。CN102345151A专利申请，在含锆盐、六偏磷酸钠、氟化钠、甘油、氨水等等电解液下,在镁或镁合金表面原位生长一层均匀致密的ZrO2复合陶瓷膜。
现有技术的镁合金微弧氧化方法采用的电解液，一般含氟、磷等有毒有害物质，并且工艺程序操作复杂，不适合经济环保的生产需要。微弧氧化电解质溶液影响着制备膜层的颜色、形貌、厚度、结构成分及耐蚀耐磨性，对电解质溶液组分的选择至关重要。开发一种性能优良的环保型微弧氧化电解液及工艺对镁合金的推广应用意义重大。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用环保型含镍盐电解液在镁合金表面制备微弧氧化膜层的方法，该电解液不含有害环境的磷、氟物质，并且能显著提高所制备的微弧氧化膜层的耐磨和抗蚀性能。
一、本发明一种以环保型含镍电解液在镁合金表面制备微弧氧化膜层的方法，是以镁合金作为阳极，采用无磷、氟的含镍盐的水溶液电解液，在规定的工艺条件下进行微弧氧化处理，在镁合金材料表面生成陶瓷质微弧氧化膜层，并对该陶瓷质微弧氧化膜层进行简单封孔处理，从而在该镁合金表面形成高耐蚀耐磨微弧氧化膜层；所述采用的无磷、氟的含镍的水溶液电解液组成配方如下：
醋酸镍或硫酸镍为0.5-1.5g/L；
硅酸钠含量为15—30g/L；
硼酸钠含量为20—40g/L；
氢氧化钠或氢氧化钾含量为10—30g/L；
三乙醇胺的含量为10—20mL/L；
乙二胺的含量为5-10mL/L。
二、本发明采用环保型含镍盐电解液在镁合金表面制备微弧氧化膜层的工艺参数和操作步骤如下：
（1）配置电解液：在去离子水中添加某种镍盐、硅酸盐、硼酸盐、有机胺、调至一定碱性条件下，用玻璃棒不断搅拌使其溶解。由于镍盐在碱性溶液中容易沉淀，其用量较少，需使用适量络合剂才能使金属盐完全溶解。对于其他较难溶的化合物，可将溶液加热促使其溶解，待所有电解质完全溶解后，再添加去离子水至所需浓度，温度控制在
10～30℃。
（2）镁合金前处理：将工作面依次用200#、400#、800#、1200#水磨砂纸将试片打磨，用自来水冲洗，丙酮超声波洗5min，再用自来水漂洗和蒸馏水清洗，电吹风吹干后放入干燥器中待用。
（3）工艺参数的选择：微弧氧化电源为双向脉冲输出模式，选择恒流控制，电源输入参数设置电流密度3A/dm2、频率400Hz、占空比40%、氧化时间300—600s。
（4）将步骤（2）处理的镁合金与微弧氧化电源正极相连，不锈钢阴极与电源负极相连，置于步骤（1）配置的电解液中，打开循环冷却系统和搅拌系统，接通电源，按照步骤（3）选择的工艺参数，进行处理。
（5）将步骤（4）制备出的镁合金微弧氧化膜在硅烷溶液中浸泡10s，进行封孔处理，取出后在140℃下烘干20min。
本发明的优点和效果，如下：
1.开发了一种含镍的环保型镁合金微弧氧化电解液。电解液中加入镍盐后得到了含镍陶瓷膜，并使膜层表面的孔洞尺寸减小，有利于提高镁合金的耐蚀耐磨性能；电解液中的硅酸钠有利于微弧氧化膜的凝结；硼酸钠可改善微弧氧化过程中试片边缘火花过度集中放电，有利于膜层的均匀生长；三乙醇胺在电解液中起到分散镁合金镁合金表面电流的作用，可有效地消除镁合金经微弧氧化后膜层表面出现的粉化现象，改善微弧氧化膜层的生长性能。
2.本发明制备的镁合金微弧氧化膜的主要成分是Mg2SiO4、MgO、MgSiO3、Ni2SiO4，其表面均匀，结构致密。电解液中添加镍盐对制备镁合金微弧氧化陶瓷涂层具有良好效果，进行了膜层厚度、显微硬度、极化曲线、交流阻抗、耐中性盐雾试验等方面的检测，表明涂层耐磨抗蚀性能显著提高。
3.本发明的电解液不含磷和氟，废水污染小，工艺操作简单，制备的涂层具有较高的结合力、耐磨和耐蚀性，适合各种镁合金零部件抗磨耐蚀的加工需要。
附图说明
图1为实施例1中电解液含量为0.5g/L醋酸镍时微弧氧化膜表面的扫描电子显微镜图（SEM）；
图2为实施例2中电解液含量为1g/L醋酸镍时微弧氧化膜表面的扫描电子显微镜图（SEM）；
图3为实施例2中微弧氧化涂层的X射线衍射图谱（XRD）；
图4为实施例3中镁合金基体和不同微弧氧化膜的显微硬度；
图5为实施例3中电解液添加醋酸镍时镁合金微弧氧化膜在3.5%NaCl水溶液中的极化曲线；
图6为实施例3中电解液添加醋酸镍时镁合金微弧氧化膜的交流阻抗图；
具体实施方式
实施例1步骤如下：
（1）配置的电解液：硅酸钠15g/L、硼酸钠30g/L、氢氧化钠30g/L、三乙醇胺15mL/L、醋酸镍0.5g/L及乙二胺5mL/L，温度10～30℃。
（2）工艺参数：脉冲恒压电源、电流密度3A/dm2、频率400Hz、占空比40%、微弧氧化时间5min。
（3）将工作面依次用200#、400#、800#、1200#水磨砂纸将试片打磨，用自来水冲洗，丙酮超声波洗5min，再用自来水漂洗和蒸馏水清洗，电吹风吹干。
（4）将步骤（3）处理的镁合金与微弧氧化电源正极相连，不锈钢阴极与电源负极相连，置于步骤（1）配置的电解液中，打开循环冷却系统和搅拌系统，接通电源，按照步骤（2）选择的工艺参数，进行处理。
（5）将步骤（4）制备出的镁合金微弧氧化膜进行在硅烷溶液浸泡10s，再取出后在140℃下烘干20min，进行封孔处理后，得到所需高耐蚀耐磨镁合金。
得到的镁合金微弧氧化膜呈咖啡色，涂层结构完整致密，厚度为38μm。利用电子扫描显微镜（SEM）观察到，添加醋酸镍的电解液得到的微弧氧化膜表面分布细小的孔洞（如图1）。
实施例2步骤如下：
（1）配置的电解液：硅酸钠15g/L、硼酸钠30g/L、氢氧化钠30g/L、三乙醇胺15mL/L、醋酸镍1g/L及乙二胺0.5mL/L，温度10～30℃。
（2）工艺参数：脉冲恒压电源、电流密度3A/dm2、频率400Hz、占空比40%、微弧氧化时间5min。
（3）将工作面依次用200#、400#、800#、1200#水磨砂纸将试片打磨，用自来水冲洗，丙酮超声波洗5min，再用自来水漂洗和蒸馏水清洗，电吹风吹干。
（4）将步骤（3）处理的镁合金与微弧氧化电源正极相连，不锈钢阴极与电源负极相连，置于步骤（1）配置的电解液中，打开循环冷却系统和搅拌系统，接通电源，按照步骤（2）选择的工艺参数，进行处理。
（5）将步骤（5）制备出的镁合金微弧氧化膜进行在硅烷溶液浸泡10s，再取出后在140℃下烘干20min，进行封孔处理后，得到所需高耐蚀耐磨镁合金。
得到的镁合金微弧氧化膜呈咖啡色，涂层结构完整致密。利用电子扫描显微镜（SEM）观察到，添加1g/L醋酸镍的电解液得到的微弧氧化膜表面分布细小均匀的孔洞（如图2），说明添加醋酸镍能改变了微弧氧化膜的形成结构，有利于提高涂层的耐蚀性能。XRD检测表明（如图3），镁合金微弧氧化膜层的主要成分是Mg2SiO4、MgSiO3、MgAl2O4，同时含有Ni2SiO4。
实施例3步骤如下：
（1）配置的电解液：硅酸钠30g/L、硼酸钠40g/L、氢氧化钠30g/L、三乙醇胺15mL/L、醋酸镍0.5g/L及乙二胺5mL/L，温度10～30℃。
（2）工艺参数：脉冲恒压电源、电流密度3A/dm2、频率400Hz、占空比40%、微弧氧化时间5min。
（3）将工作面依次用200#、400#、800#、1200#水磨砂纸将试片打磨，用自来水冲洗，丙酮超声波洗5min，再用自来水漂洗和蒸馏水清洗，电吹风吹干。
（4）将步骤（3）处理的镁合金与微弧氧化电源正极相连，不锈钢阴极与电源负极相连，置于步骤（1）配置的电解液中，打开循环冷却系统和搅拌系统，接通电源，按照步骤（2）选择的工艺参数，进行处理。
（5）将步骤（4）制备出的镁合金微弧氧化膜进行在硅烷溶液浸泡10s，再取出后在140℃下烘干20min，进行封孔处理后，得到所需高耐蚀耐磨镁合金。
得到的镁合金微弧氧化膜呈咖啡色，涂层结构完整致密，厚度为35.5μm。
关于本发明制备的镁合金微弧氧化膜层的相关性能：
采用显微硬度计考察镁合金微弧氧化膜层的硬度显示，加入醋酸镍后形成的氧化膜其表面硬度显著提高，可达HV450。如图4；采用电化学方法考察镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性，通过镁合金微弧氧化膜层在3.5%NaCl水溶液中的动电位极化曲线显示，添加醋酸镍后得到的微弧氧化膜层，腐蚀电位为-1.335v，腐蚀电流密度为6.622×e-7A·cm-2，相对未添加醋酸镍得到的膜层腐蚀电位正移了0.01v，腐蚀电流密度也降低1个数量级，说明在溶液中添加醋酸镍能使微弧氧化膜层的耐蚀性得到进一步的提高，参见图5。图6为添加醋酸镍前后镁合金微弧氧化膜的交流阻抗图，利用zsimpwin软件，结合建立的等效电路图，对阻抗数据进行拟合，得到的阻抗数据拟合结果如表1所示，可以看出，镁合金表面形成微弧氧化膜后，其极化阻值增大2个数量级，耐蚀性能显著提高。当电解液中加入醋酸镍后，形成的氧化膜层相对未添加醋酸镍的膜层，极化阻值有明显增加，说明电解液中加入醋酸镍后的氧化膜层，耐蚀性能大大提高。
表1添加醋酸镍前后镁合金微弧氧化膜阻抗数据拟合结果
Claims (2)
1.一种以环保型含镍电解液在镁合金表面制备微弧氧化膜层的方法，其特征在于，以镁合金作为阳极，采用无磷、氟的含镍盐的水溶液电解液，在规定的工艺条件下进行微弧氧化处理，在镁合金材料表面生成陶瓷质微弧氧化膜层，并对该陶瓷质微弧氧化膜层进行简单封孔处理，从而在该镁合金表面形成高耐蚀耐磨微弧氧化膜层；所述采用的无磷、氟的含镍的水溶液电解液组成配方如下：
醋酸镍或硫酸镍为0.5-1.5g/L；
硅酸钠含量为15—30g/L；
硼酸钠含量为20—40g/L；
氢氧化钠或氢氧化钾含量为10—30g/L；
三乙醇胺的含量为10—20mL/L；
乙二胺的含量为5-10mL/L。
2.根据权利要求1所述的一种以环保型含镍电解液在镁合金表面制备微弧氧化膜层的方法，其特征在于微弧氧化处理的规定工艺条件是：
1)微弧氧化电源为双向脉冲输出模式，选择恒流控制，电源输入参数设置电流密度3A/dm2、频率400Hz、占空比40％、氧化时间300—600s；
2)将制备的镁合金微弧氧化膜在硅烷溶液中浸泡10s，进行封孔处理，取出后在140℃下烘干20min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310652041.4A CN103726093B (zh) | 2013-12-04 | 2013-12-04 | 一种采用环保型含镍电解液在镁合金表面制备微弧氧化膜层的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310652041.4A CN103726093B (zh) | 2013-12-04 | 2013-12-04 | 一种采用环保型含镍电解液在镁合金表面制备微弧氧化膜层的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103726093A CN103726093A (zh) | 2014-04-16 |
| CN103726093B true CN103726093B (zh) | 2016-05-18 |
Family
ID=50450379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310652041.4A Active CN103726093B (zh) | 2013-12-04 | 2013-12-04 | 一种采用环保型含镍电解液在镁合金表面制备微弧氧化膜层的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103726093B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104294347A (zh) * | 2014-11-10 | 2015-01-21 | 沈阳理工大学 | 一种磁性粉体复合镁合金微弧氧化膜的制备方法 |
| CN108914184B (zh) * | 2018-08-01 | 2019-08-09 | 福州大学 | 一种低能耗铝合金微弧氧化膜层制备方法 |
| CN111910238B (zh) * | 2020-08-14 | 2022-05-31 | 常州大学 | 一种实现镁合金表面黑色化的电解液及黑色化的工艺方法 |
| CN112144090A (zh) * | 2020-09-24 | 2020-12-29 | 北京石油化工学院 | 一种镁合金表面低能耗微弧氧化方法 |
| CN112941594B (zh) * | 2021-01-28 | 2022-06-17 | 常州大学 | 一种实现镁合金表面黄色化处理的方法 |
| CN113026075B (zh) * | 2021-03-03 | 2022-07-08 | 昆山博洽电子科技有限公司 | 镁合金阳极微弧氧化电解液及利用该电解液对镁合金阳极微弧氧化的方法 |
| CN114540918A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-05-27 | 陕西工业职业技术学院 | 一种电解液及制备方法和镁合金微弧氧化涂层的制备方法 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS581094A (ja) * | 1981-06-24 | 1983-01-06 | Deitsupusoole Kk | マグネシウム材表面に着色保護皮膜を形成する方法 |
| CN1388272A (zh) * | 2002-04-27 | 2003-01-01 | 上海金属腐蚀与防护技术有限公司 | 镁合金表面复合陶瓷质膜和生成方法 |
| JP2006016647A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Sugimura Kagaku Kogyo Kk | 電解酸化処理方法及び電解酸化処理金属材 |
| CN1962959A (zh) * | 2006-10-20 | 2007-05-16 | 华南理工大学 | 微弧氧化的电解液及其用于表面改性的方法 |
| CN101041904A (zh) * | 2006-03-25 | 2007-09-26 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 镁制品及镁制品镀膜方法 |
| CN101092694A (zh) * | 2007-08-15 | 2007-12-26 | 李克清 | 镁合金的表面处理方法 |
| CN101245485A (zh) * | 2008-03-21 | 2008-08-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种镁锂合金表面处理方法 |
| KR20090092413A (ko) * | 2008-02-27 | 2009-09-01 | 한양대학교 산학협력단 | 마그네슘재의 착색 방법 및 이에 의하여 착색된 마그네슘재 |
| KR100917325B1 (ko) * | 2009-04-24 | 2009-09-11 | 부산대학교 산학협력단 | 마그네슘 합금에 니켈을 도금하는 방법 및 니켈 도금된 마그네슘 합금 |
| EP2103718A1 (en) * | 2006-09-28 | 2009-09-23 | Nihon Parkerizing Co., Ltd. | Method for coating ceramic film on metal, electrolysis solution for use in the method, and ceramic film and metal material |
| CN101694005A (zh) * | 2009-10-09 | 2010-04-14 | 河海大学常州校区 | 一种镁合金表面微弧氧化陶瓷层表面活化溶液及活化方法 |
| CN101736388A (zh) * | 2010-01-25 | 2010-06-16 | 哈尔滨工业大学 | 镁合金表面热控涂层的制备方法 |
| CN102828218A (zh) * | 2012-09-14 | 2012-12-19 | 戚威臣 | 镁合金阳极氧化处理用电解液及处理方法 |
-
2013
- 2013-12-04 CN CN201310652041.4A patent/CN103726093B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS581094A (ja) * | 1981-06-24 | 1983-01-06 | Deitsupusoole Kk | マグネシウム材表面に着色保護皮膜を形成する方法 |
| CN1388272A (zh) * | 2002-04-27 | 2003-01-01 | 上海金属腐蚀与防护技术有限公司 | 镁合金表面复合陶瓷质膜和生成方法 |
| JP2006016647A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Sugimura Kagaku Kogyo Kk | 電解酸化処理方法及び電解酸化処理金属材 |
| CN101041904A (zh) * | 2006-03-25 | 2007-09-26 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 镁制品及镁制品镀膜方法 |
| EP2103718A1 (en) * | 2006-09-28 | 2009-09-23 | Nihon Parkerizing Co., Ltd. | Method for coating ceramic film on metal, electrolysis solution for use in the method, and ceramic film and metal material |
| CN1962959A (zh) * | 2006-10-20 | 2007-05-16 | 华南理工大学 | 微弧氧化的电解液及其用于表面改性的方法 |
| CN101092694A (zh) * | 2007-08-15 | 2007-12-26 | 李克清 | 镁合金的表面处理方法 |
| KR20090092413A (ko) * | 2008-02-27 | 2009-09-01 | 한양대학교 산학협력단 | 마그네슘재의 착색 방법 및 이에 의하여 착색된 마그네슘재 |
| CN101245485A (zh) * | 2008-03-21 | 2008-08-20 | 哈尔滨工程大学 | 一种镁锂合金表面处理方法 |
| KR100917325B1 (ko) * | 2009-04-24 | 2009-09-11 | 부산대학교 산학협력단 | 마그네슘 합금에 니켈을 도금하는 방법 및 니켈 도금된 마그네슘 합금 |
| CN101694005A (zh) * | 2009-10-09 | 2010-04-14 | 河海大学常州校区 | 一种镁合金表面微弧氧化陶瓷层表面活化溶液及活化方法 |
| CN101736388A (zh) * | 2010-01-25 | 2010-06-16 | 哈尔滨工业大学 | 镁合金表面热控涂层的制备方法 |
| CN102828218A (zh) * | 2012-09-14 | 2012-12-19 | 戚威臣 | 镁合金阳极氧化处理用电解液及处理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103726093A (zh) | 2014-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103726093B (zh) | 一种采用环保型含镍电解液在镁合金表面制备微弧氧化膜层的方法 | |
| TWI418664B (zh) | 閥金屬電漿電解氧化表面處理方法 | |
| CN102828210B (zh) | 一种钕铁硼磁体离子液体电镀锌镍合金的方法 | |
| CN103526251B (zh) | 一种具有光催化功能的微弧氧化膜层的制备方法 | |
| CN101665951B (zh) | 脉冲电沉积制备Ni-W-Fe-La纳米晶析氢电极材料工艺 | |
| CN101302641A (zh) | 镁合金微弧氧化制备深绿色陶瓷膜的方法 | |
| CN102409374A (zh) | 一种镍-钼镀层的制备方法 | |
| CN100585023C (zh) | 一种铝型材的硬质阳极氧化膜的制备工艺 | |
| CN101956224B (zh) | 用于纳米复合镀层的电镀方法 | |
| CN102011117A (zh) | 一种环保型钢铁常温发黑剂及其制备方法 | |
| CN107675170A (zh) | 一种海洋平台钢表面激光熔覆‑微弧氧化涂层的制备方法 | |
| CN104328474B (zh) | 高硬度镍钨‑金刚石复合镀层的制备方法 | |
| CN104611744B (zh) | 一种低温水溶液电化学共沉积镍铱合金的方法 | |
| CN108239774A (zh) | 一种镍基析氢电极材料及其制备方法 | |
| CN113089036A (zh) | 一种变频功率超声电沉积纳米金属陶瓷复合层制备方法 | |
| CN102433575A (zh) | 一种在离子液体中电沉积金属镧的方法 | |
| CN104975326B (zh) | 一种表面电沉积纳米稀土改性钴基复合镀层的制备方法 | |
| CN107268062A (zh) | 一种镁合金等离子体氧化抗菌涂层的制备方法 | |
| CN102191530A (zh) | 一种基于碳酸盐添加剂诱导co2增强析气对膜层结构进行调制的镁合金微弧氧化方法 | |
| CN103266343A (zh) | 金属材料的表面糙化方法 | |
| CN104213111A (zh) | 一种用于制备Mo-Co复合转化膜的处理液及其应用 | |
| CN101691648A (zh) | 一种用于钢铁快速微弧碳氮共渗的溶液及碳氮共渗方法 | |
| CN103320841B (zh) | 一种镁合金微弧氧化溶液配方及其应用方法 | |
| CN104694997A (zh) | 获得纳米Cu-Sn-石墨复合镀层的方法及Cu-Sn-石墨电镀液 | |
| CN102465295A (zh) | 镁合金涂层表面负载TiO2光催化薄膜的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |