專利名稱：二氧化硅溶膠浸漬微弧氧化法制備鎂合金微弧氧化膜的制作方法
二氧化硅溶膠浸漬微弧氧化法制備鎂合金微弧氧化膜技術領域
采用二氧化硅溶膠浸漬提拉與微弧氧化在鎂合金表面制備陶瓷膜屬于金屬表面 處理技術領域。
本發明涉及鎂合金微弧氧化前處理工藝中化學堿性除油配方，微弧氧化電解液配 方，溶膠的制備配方。
背景技術：
目前，隨著國家對鎂合金開發與利用力度的加大，微弧氧化技術/工藝，可以很好 地解決鎂合金實際應用中表面處理的問題，為鎂合金的開發與應用提供了技術保障。伴隨 著鎂合金制品市場前景的看好，微弧氧化技術/工藝必然有十分廣闊的市場前途。抓住這 一機遇，鎂合金微弧氧化技術的應用必然會取得很好的經濟效益和社會效益。但用微弧氧 化法制得的陶瓷膜層最大的特點是涂層的多孔性，有些空隙甚至從涂層表面一直延伸到被 保護的基體表面。這些空隙的存在對防腐是有害的，腐蝕介質穿透氣孔到達被保護的基體 表面，腐蝕產物在界面積累，會使陶瓷層龜裂、脫落。因此，為不降低陶瓷涂層的性能和擴 大其在高精度高質量機械部件中的應用，有必要對涂層進行封孔處理。采用將溶膠-凝膠 這種常規用于制備粉體、薄膜涂層材料的工藝引入到鎂合金的表面并對其進行微弧氧化處 理，選擇一種與二氧化硅溶膠穩定的基礎電解液，利用溶膠顆粒在鎂合金基體表面的吸附 作用，及微弧氧化氧化過程中特有的火花現象產生的大量熱量將溶膠顆粒熔于氧化膜層， 最終與氧化本身產物一同在鎂合金表面形成一層致密的陶瓷膜，該復合膜層中硅元素含量 較高。該微弧氧化復合膜層的耐腐蝕性，抗氧化性都得到了很大提高。二氧化硅溶膠提拉 下的鎂合金微弧氧化工藝與傳統工藝相比，具有耐蝕性好、表面致密、耐磨性好、放電孔徑 小等優點。發明內容
采用有機醇鹽水解法制備出SiA溶膠，利用其所具有的納米級顆粒的特點，采用 浸漬一提拉制膜法對微弧氧化陶瓷膜進行封孔處理，在鎂合金微弧氧化膜層表面形成SiA 涂層，并再施以微弧氧化處理，得到了鎂合金復合陶瓷膜。采用溶膠浸漬提拉與微弧氧化相 結合的工藝在鎂合金表面制備的陶瓷膜，有效的結合了兩種工藝的優點，獲得的復合陶瓷 膜在防腐蝕，耐高溫氧化性等方面具有了很大的提高。
本發明采用如下方案
堿性除油配方碳酸鈉l(T20g/L，磷酸三鈉l(T20g/L，硅酸鈉l(T20g/L，OP乳化劑 ml/L，溫度為6(T70°C，時間3 5分鐘。
微弧氧化電解液配方1 硅酸鈉20%，氟化鉀10%，氫氧化鈉％ .，微弧氧化時間 15 20分鐘。
配方2 硅酸鈉6 15g/L，硼酸鈉2 5g/L，氫氧化鉀3 5g/L，氟化鉀3 6g/L，微弧氧 化時間15 20分鐘。
以蒸餾水做為溶劑，鎂合金表面制備陶瓷膜的工藝參數如下
a.先將鎂及鎂合金在超聲波條件下用丙酮除油，再在堿性除油溶液中脫脂，除完 為止，然后在去離子水中清洗干凈。
b.利用微弧氧化裝置對上述處理后的鎂合金試樣進微弧氧化處理，處理時間為 15 20分鐘。處理完畢后，用蒸餾水清洗，干燥。
c.在制備好的溶膠中，采用溶膠浸漬提拉法，對上述微弧氧化處理后的鎂合金試 樣進行提拉3飛次，每次提拉后都要進行自然干燥。
d.對浸漬提拉完的鎂合金試樣進行微弧氧化處理，其中微弧氧化使用的電解液， 與第一次氧化時相同，時間在20分鐘左右。
本發明的微弧氧化電解液的配制方法
①先將所需的化學藥品按計量要求稱好。
②用蒸餾水對上述藥品進行溶解，攪拌，使之充分溶解。
③將配制好的電解液放入自制的微弧氧化裝置中即可對樣品鎂合金試樣進行微 弧氧化。
本發明的優點在于對微弧氧化電解液的配制降低了要求。溶膠浸漬提法拉對鎂 合金表面陶瓷膜進行封孔處理，提高了陶瓷膜的許多性能，如耐腐蝕，耐高溫氧化，耐摩擦寸。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明作進一步說明。
實施方案
按下列方法制備二氧化硅溶膠
a.準確按體積比量取正硅酸乙酯(TEOS，SiO2含量彡28. 0% )，；無水乙醇；鹽酸 去離子水。正硅酸乙脂、無水乙醇和蒸餾水按一定的體積比4 3 1.28，然后混合。
b.在上述混合液中加入適量的催化劑鹽酸，用磁力攪拌機攪拌2個小時，最終得 到無色透明的液體，即為S^2溶膠。
將第一次微弧氧化處理后的AZ91D鎂合金試樣在制備的二氧化硅溶膠中浸漬提 拉3飛次，用蒸餾水清洗，干燥，進行微弧氧化處理，處理時間20分鐘左右。本次實驗鎂合 金試件面積為1dm2，采用熱震實驗和銼刀實驗表明鍍層與基體結合力牢固，沒有發現鍍層 起皮剝落的現象，符合國家GB/T13913-92中的規定。通過掃描電鏡(SEM)觀察涂層表面致 密光潔，SEM分析鎂合金表面陶瓷膜的孔隙率明顯減小，膜孔細小很多，且表面均勻。3. 5% 的氯化鈉溶液浸泡耐久性在120小時以上。通過高溫測試，鎂合金表面陶瓷膜的耐高溫性 有了很大的提高。通過采用二氧化硅溶膠浸漬提拉與微弧氧化在鎂合金表面制備出的陶瓷 膜，其膜層細致，光潔，許多性能都有了很大的提高。
實驗過程所用的電解液配方簡單。權利要求
1.二氧化硅溶膠浸漬微弧氧化法制備鎂合金微弧氧化膜，其特征在于包括以下工藝流 程為脫脂(堿性化學除油)一超聲波清洗一干燥一微弧氧化一清洗一干燥一溶膠浸漬提 拉一微弧氧化一清洗一干燥(清洗用蒸餾水)堿性除油配方碳酸鈉l(T20g/L，磷酸三鈉l(T20g/L，硅酸鈉l(T20g/L，0P乳化劑ml/ L，溫度為6(T70°C，時間3 5分鐘。微弧氧化電解液配方1 硅酸鈉20%，氟化鉀10%，氫氧化鈉％ .。配方2 硅酸鈉6 15g/L，硼酸鈉2 5g/L，氫氧化鉀3 5g/L，氟化鉀3 6g/L。
2.根據權利要求1所述的二氧化硅溶膠浸漬微弧氧化法制備鎂合金微弧氧化膜，其特 征在于所述的材料是各種型號鎂合金。
3.根據權利要求1所述的二氧化硅溶膠浸漬微弧氧化法制備鎂合金微弧氧化膜，其特 征在于所述的堿性化學除油配方是碳酸鈉，磷酸三鈉，硅酸鈉，OP乳化劑。
4.根據權利要求1所述的一種在鎂合金表面采用二氧化硅溶膠浸漬與微弧氧化相結 合制備復合陶瓷膜的方法，其特征在于所述的微弧氧化電解液的配方可以是硅酸鈉，氟化 鉀，氫氧化鈉；或是硅酸鈉，硼酸鈉，氫氧化鉀，氟化鉀。
5.根據權利要求1所述的二氧化硅溶膠浸漬微弧氧化法制備鎂合金微弧氧化膜，其特 征在于所述的制備陶瓷膜的溶膠為二氧化硅溶膠。
全文摘要
二氧化硅溶膠浸漬微弧氧化法制備鎂合金微弧氧化膜，本發明公開了一種在鎂合金表面制備復合陶瓷膜的工藝，其核心配方在溶膠制備和電解液配方上。電解液配方為配方1硅酸鈉20％，氟化鉀10％，氫氧化鈉％.，微弧氧化時間15~20分鐘。配方2硅酸鈉6~15g/L，硼酸鈉2~5g/L，氫氧化鉀3~5g/L，氟化鉀3~6g/L，微弧氧化時間15~20分鐘。溶膠的制備配方正硅酸乙酯(TEOS，SiO2含量≥28.0％)；無水乙醇；鹽酸去離子水。本發明的優點在于工藝流程、電解液配方簡單，制備的陶瓷膜層均勻、細致，與基體的結合力好，耐腐蝕耐、高溫性能有了很大的提高。
文檔編號C25D11/30GK102041541SQ20101056521
公開日2011年5月4日 申請日期2010年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者張璇, 趙瑞強, 邵忠財 申請人:沈陽理工大學