專利名稱：環(huán)保型鎂合金陽極氧化電解液的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電解液，具體說是涉及一種鎂合金陽極氧化電解液。
背景技術：
鎂是最輕的結構金屬材料，其密度僅為1. 74g/cm3，除此之外，鎂合金還 具有抗震力強，剛性好，可鑄、可焊，電磁屏蔽性優(yōu)良，導電導熱能力強，長期使用不易變形， 易回收等特點。因此，鎂合金材料具有廣闊的應用前景，而被應用于眾多領域。如汽車、電 子、航空航天、軍事等工業(yè)部門。但是鎂合金化學活性高，與不同類金屬混合時易發(fā)生電解 腐蝕和微電腐蝕，耐蝕性較差，這在一定程度上又限制了鎂合金的應用，因此，如何增強鎂 合金的耐蝕性一直是該領域技術人員研究的重要課題。目前，增強鎂合金耐蝕性的途徑和方法有很多，其中包括提高合金的純度和開發(fā) 新的合金、采用快速凝固工藝、表面處理技術等。其中表面處理技術又包括化學轉化處理、 陽極氧化、金屬鍍層、表面改性、有機涂層、微弧氧化等。其中陽極氧化成膜技術因其具有生 產工藝簡單、一次成膜面積大、設備投資少、加工成本低、電解液可以重復使用等優(yōu)點而成 為鎂合金工業(yè)化中最常用的處理方法。陽極氧化技術是以金屬為陽極，在適當?shù)碾娊庖褐羞M行電解，從而在金屬表面獲 得保護性膜層的方法。影響陽極氧化成膜效果的因素包括電解液組分及其濃度，電參數(shù) (電壓、電流)類型、幅值及其控制方式，溶液溫度及處理時間等。其中電解液組分是影響陽 極氧化膜成分及性能的最主要因素。目前，陽極氧化電解液分為兩類。第一類為以含Cr(VI)化合物為主要成分的電 解液，如D0W17、Cr-22等傳統(tǒng)工藝；第二類為以含磷酸鹽或氟化物為主要成分的電解液，如 HAE等。所述電解液雖然較早的應用于鎂合金表面處理，但是上述電解液中含有Cr、P、F等 對人類健康及生態(tài)環(huán)境有嚴重危害的元素，無法適應當前社會發(fā)展趨勢。仍使電解液的生 產和應用受到限制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種能顯著提高鎂合金耐蝕性、對生態(tài)環(huán)境無 污染、人類健康無危害的環(huán)保型鎂合金陽極氧化電解液。以彌補現(xiàn)有技術之不足。本發(fā)明的環(huán)保型鎂合金陽極氧化電解液是以水為溶劑，由10_200g/L氫氧化物、 硼酸鹽或硅酸鹽中至少一種，與l_15g/L氨基乙酸混合配制而成。本發(fā)明的電解液由于采取了上述組分，尤其是在已有電解液基礎上加入氨基乙酸 添加劑，不僅使電解液無氰無氟，對生態(tài)環(huán)境無污染，對人類健康無危害。而且性能均一穩(wěn) 定，溫度變化不明顯(不致使氧化反應受影響)。加入氨基乙酸的電解液無色透明，能清楚 觀察氧化全過程，在氧化過程中使氧化膜生長速度加快，火花放電均勻分布，不聚點。不會 對鎂合金外表造成較大的缺陷，從而使氧化成膜更加均勻，氧化膜表面更加均一平整，孔洞 變得更小，膜表面微觀形貌更加連續(xù)致密。顯著提高鎂合金的耐蝕性。與此同時，使用本發(fā) 明的電解液進行陽極氧化，在氧化過程中不必使用循環(huán)水對電解液進行冷凝降溫。操作更 為簡便易行。除此而外，該發(fā)明還具有配方獨特組分少、原料廣泛易得、制備工藝簡單、產品 循環(huán)使用、生產成本低廉、社會經濟效益顯著、既經濟又適用、適合大力推廣等優(yōu)點。
具體實施例方式本發(fā)明的環(huán)保型鎂合金陽極氧化電解液，是以水為溶劑，其濃度為 電位體積溶液所含電解質質量，還以氨基乙酸為添加劑，并選擇氫氧化物、硼酸鹽或硅酸鹽中至少一種進行混合配制。其中所述的氫氧化物為氫氧化鋰、氫氧化鈉或氫氧化鉀之一或 其復配；所述的硼酸鹽為其鈉鹽或鉀鹽；所述的硅酸鹽為正硅酸鹽、偏硅酸鹽中的一種鈉 鹽或鉀鹽。本發(fā)明給出了 15個實施例詳見表1 表1本發(fā)明其各組分配比情況表 將根據表1所列實施例中組分及配比配制的本發(fā)明電解液，應用于對AZ31B鎂合 金的陽極表面處理，具體方法如下(一 )對鎂合金進行前處理；首先將AZ31B型鎂合金(同樣適用其他型號的鎂合 金)打磨，然后放入丙酮除油液中利用超聲波清洗，再放堿性除油裝置和磷酸酸洗液(濃度 為85%的磷酸與去離子水體積比為1 15)中，分別進行堿洗和酸洗，其中堿洗浸泡時間 為lOmin，酸洗浸泡時間為30s-3min。所述前處理各步驟后均得進行水洗，水洗時先用自來 水，然后再用去離子水。(二)配制堿性電解液(即是本發(fā)明的電解液)；在1L去離子水中加入10_200g 硅酸鹽或硼酸鹽或氫氧化物，l_15g氨基乙酸進行混合。其中各組分詳細配比按表1。(三)對前處理后鎂合金陽極氧化；將前處理過的鎂合金放入本發(fā)明的堿性電解 液中進行陽極氧化，通入直流電，電壓不斷升高，恒電流，電流密度為0. 5-25A/dm2，通電時 間為l-40min，電解液溫度始終保持低于40°C。陽極氧化完畢后水洗即可。使用本發(fā)明的電解液對AZ31B型鎂合金經所述工藝進行陽極氧化處理發(fā)現(xiàn)，它與 現(xiàn)有技術相比，其氧化膜生長速度快，陽極氧化膜表面更加平整，孔洞變小，膜表面微觀形 貌更加連續(xù)致密。在此基礎上，為了進一步表明加入氨基乙酸所產生的效果，還對陽極氧化后的AZ31B型鎂合金進行了電化學動電位極化曲線測試，測試采用三電極體系，以飽和甘 汞電極為參比電極，鉬電極為對電極，試樣為工作電極，所用介質為PH = 7的3.5% NaCl溶 液。試樣暴露的工作面積為lcm2，初始延遲900s，掃描速度lmV/s。極化測試時，控制溶液 溫度為室溫。膜厚測量采用國產無損渦流測厚儀。

圖1中a為不添加氨基乙酸所形成的陽極氧化膜；b為添加了氨基乙酸后形成的 陽極氧化膜。圖1電化學動電位極化曲線由電化學動電位極化曲線測試結果顯示，使用本發(fā)明的電解液對AZ31B型鎂合金 進行陽極氧化與不添加氨基乙酸進行陽極氧化所形成的氧化膜相比，由本發(fā)明形成的陽極 氧化膜其自腐蝕電位正移(_1403mV)正移176mV，自腐蝕電流變小，能夠更好的對基體起到 保護作用。而不添加氨基乙酸所形成的陽極氧化膜自腐蝕電位相對較高(詳見表2)。表2兩種氧化膜自腐蝕電位對照表 為了進一步證明本發(fā)明的積極效果，我們選擇了實施例15，將按其配方、配比配制 本發(fā)明的電解液，用于經前處理后的AZ31B型鎂合金在該陽極氧化電解液中微弧氧化，通 入直流電，電壓不斷升高，恒電流，電流密度為20A/dm2，通電時間為15min，電解溫度始終保 持低于40°C中完成氧化過程。同時選擇了 D0W17電解質溶液對AZ31B型鎂合金在該陽極氧 化電解液中微弧氧化的對比實驗D0W17電解質溶液組成及陽極氧化條件如下電解液組成240_360g/LNH4HF2100g/L Na2Cr207. 2H2090ml/L H3P04(85% )陽極氧化條件溫度71_82°C 電壓70-90V電流密度 5_50mA/cm2 (AC/DC)恒電流通電5-25分鐘。在溫度為93-100°C的53g/L Na2Si203溶液中封孔處理15分鐘。將實施例15的本發(fā)明與D0W17電解液按所述方法分別用于對鎂合金的陽極氧化 過程，所得到的氧化膜在室溫下同放于3. 5%的氯化鈉水溶液中測塔菲爾(Tafel)曲線，塔 菲爾(Tafel)曲線的對比測試(見圖2)。圖2不同電解液形成的氧化膜其塔菲爾(Tafel)曲線圖2中a曲線為D0W17電解液中制備出的氧化膜的Tafel曲線；b曲線為本發(fā)明 電解液中制備出的陽極氧化膜的Tafel曲線。從實驗的結果可以看出，使用本發(fā)明電解液 對鎂合金進行陽極氧化處理，在提高鎂合金耐蝕性方面具有相當?shù)娘@著效果。綜上所述，鎂合金在本發(fā)明這種環(huán)保型陽極氧化電解液中進行陽極氧化，能獲得 一種白色陽極氧化膜，氧化膜的表面形貌平整，孔隙率低，耐蝕性顯著提高。所述氧化膜 能夠在成膜后的鎂合金基體表面形成一層有效的保護層，經過處理后的鎂合金可以作為油漆、電鍍、涂料等的基底，同時也可以用來進行著色以滿足不同裝飾性目的需要。同時使鎂 合金能在諸多領域得到更加廣泛的應用。圖2中a曲線為D0W17電解液中制備出的氧化膜的Tafel曲線；b曲線為本發(fā)明 電解液中制備出的陽極氧化膜的Tafel曲線。從實驗的結果可以看出，使用本發(fā)明電解液 對鎂合金進行陽極氧化處理，在提高鎂合金耐蝕性方面具有相當?shù)娘@著效果。綜上所述，鎂合金在本發(fā)明這種環(huán)保型陽極氧化電解液中進行陽極氧化，能獲得 一種白色陽極氧化膜，氧化膜的表面形貌平整，孔隙率低，耐蝕性顯著提高。所述氧化膜 能夠在成膜后的鎂合金基體表面形成一層有效的保護層，經過處理后的鎂合金可以作為油 漆、電鍍、涂料等的基底，同時也可以用來進行著色以滿足不同裝飾性目的需要。同時使鎂 合金能在諸多領域得到更加廣泛的應用。
權利要求
一種環(huán)保型鎂合金陽極氧化電解液，它以水為溶劑，其特征在于該電解液是采用10-200g/L氫氧化物、硼酸鹽或硅酸鹽中至少一種與1-15g/L氨基乙酸混合配制而成。
全文摘要
本發(fā)明公開了對鎂合金進行陽極氧化使用的電解液——環(huán)保型鎂合金陽極氧化電解液。該電解液以水為溶劑，由10-200g/L氫氧化物、硼酸鹽或硅酸鹽中至少一種，與1-15g/L氨基乙酸混合配制。本發(fā)明無氰無氟，對生態(tài)環(huán)境無污染，對人類健康無危害。性能穩(wěn)定，無色透明，在氧化過程中氧化膜生長速度快，火花放電均勻，不聚點。從而成膜更加均勻，表面更加均一平整，孔洞變得更小，膜表面微觀形貌更加連續(xù)致密。使鎂合金的耐蝕性顯著提高。氧化膜能在鎂合金表面形成保護層，為有機涂層提供優(yōu)良基底并滿足不同裝飾性需要。還具有配方獨特組分少、原料廣泛易得、制備工藝簡單、產品循環(huán)使用、生產成本低廉、社會經濟效益顯著、既經濟又適用、適合大力推廣等優(yōu)點。
文檔編號C25D11/30GK101857967SQ200910066828
公開日2010年10月13日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權日2009年4月10日
發(fā)明者劉丹, 常立民 申請人:吉林師范大學