本发明属于金属表面处理领域，尤其涉及一种镁合金表面处理方法和一种镁合金。
背景技术：
现有技术中，镁合金表面微弧氧化处理后一般不进行染色或者只染少数几种颜色，例如黑、绿等颜色，存在色彩单一的缺陷，大大限制了镁合金的应用领域。
现有技术中，对镁合金表面进行染色的方法一般包括化学转化、金属涂层和电解着色等方法。而采用化学转化、金属涂层和电解着色等方法虽然能一定程度的改变镁合金表面颜色，但这些方法形成的着色膜层与镁合金基体得到附着力和耐腐蚀性均较差。
目前，对于镁合金表面微弧氧化处理后并未出现较多有关染色的技术研究，尤其是是近些年较为流行的金黄色。
技术实现要素：
本发明解决了现有技术中存在的镁合金表面微弧氧化处理后染色得到的有色膜层附着力和耐腐蚀性较差且不能得到金黄色效果的技术问题。
本发明提供了一种镁合金表面处理方法，包括以下步骤：
S1、将镁合金放入微弧氧化液中作为阳极进行微弧氧化处理；
S2、将经过步骤S1处理的镁合金浸入着色剂中进行着色处理；
所述着色剂为含有草酸高铁铵的水溶液。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中，所述微弧氧化液的组成为：水溶性氢氧化物 1-5g/L，水溶性硅酸盐 10-40g/L，水溶性氟化物 3-7 g/L，水溶性碳酸盐 10-15g/L，苯甲酸钠 2-5g/L。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中，微弧氧化处理的条件包括：电压为400-600V，电源脉冲频率为400-750Hz，脉冲占空比为20-50%，正负脉冲个数为7-12:1。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中，微弧氧化处理的时间为10-25min。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述着色剂中草酸高铁铵的含量为10-35g/L，着色处理的温度为35-50℃，时间为2-6min。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述着色剂中草酸高铁铵的含量为10-15g/L。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述着色剂中草酸高铁铵的含量为25-35g/L。
作为本发明的进一步改进，还包括在微弧氧化处理之前对镁合金表面进行除油的步骤；
所述除油的步骤包括将镁合金浸于氢氧化钠溶液中10-20min；其中氢氧化钠的浓度为80-120g/L，氢氧化钠溶液的温度为60-80℃。
作为本发明的进一步改进，还包括在着色处理之后对镁合金进行封孔的步骤；
所述封孔的步骤包括将镁合金浸于70-90℃的水中处理15-25min。
作为本发明的进一步改进，还包括在各步骤之间对镁合金表面进行清洗的步骤。
本发明还提供了一种镁合金，所述镁合金包括镁合金基体和位于镁合金基体表面的金黄色陶瓷氧化膜，其中所述镁合金由本发明提供的处理方法处理得到。
本发明提供的镁合金表面处理方法，先通过微弧氧化处理在镁合金形成表面粗糙的微弧氧化膜，然后进行着色处理，着色剂中的草酸高铁铵填充至微弧氧化膜层表面的孔洞中，形成金黄色膜层，使采用该镁合金的电子产品对消费者而言具有更好的感官效果。同时，采用本发明提供的镁合金表面处理方法得到的镁合金，其表面金黄色膜层与镁合金基体的附着力和耐腐蚀性均较高，且具有良好的外观，大大提升了镁合金电子产品的使用价值和附加价值。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种镁合金表面处理方法，包括以下步骤：
S1、将镁合金放入微弧氧化液中作为阳极进行微弧氧化处理；
S2、将经过步骤S1处理的镁合金浸入着色剂中进行着色处理；
所述着色剂为含有草酸高铁铵的水溶液。
本发明提供的镁合金表面处理方法，先通过微弧氧化处理在镁合金形成表面粗糙的微弧氧化膜，然后进行着色处理，着色剂中的草酸高铁铵填充至微弧氧化膜层表面的孔洞中，形成金黄色膜层，使采用该镁合金的电子产品对消费者而言具有更好的感官效果。
本发明的发明人发现，微弧氧化处理后形成的氧化膜表面具有较多孔洞，使得其表面粗糙度较高，因此后续着色处理时草酸高铁铵会填充至所述孔洞中，从而改变氧化膜层的颜色，同时填充膜层表面的孔洞还会改善膜层的表面平整度，改善氧化膜的外观。且草酸高铁铵填充于具有孔洞的氧化膜层中，其与氧化膜层具有较高的附着力。
作为本领域技术人员的公知常识，所述微弧氧化处理的步骤包括：将待处理的镁合金作为阳极放入电解液中，阴极可采用现有技术中常见的各种材质，包括但不局限于不锈钢板，将阳极和阴极接上微弧氧化电源后即开始进行处理。
其中，所述微弧氧化液可采用现有技术中常见组成的微弧氧化液，本发明没有特殊限定，只需经过微弧氧化处理后能在表面形成微弧氧化膜即可。
优选情况下，所述微弧氧化液为含有水溶性氢氧化物、水溶性硅酸盐、水溶性氟化物、水溶性碳酸盐和苯甲酸钠的水溶液。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中，所述微弧氧化液的组成为：水溶性氢氧化物 1-5g/L，水溶性硅酸盐 10-40g/L，水溶性氟化物 3-7 g/L，水溶性碳酸盐 10-15g/L，苯甲酸钠 2-5g/L。采用本发明优选的微弧氧化液，得到的微弧氧化膜表面孔洞分布更加均匀，后续着色处理时草酸高铁铵在氧化膜层表面分布也能更均匀，从而使经过处理得到的镁合金表面颜色分布更均匀。
其中，所述水溶性氢氧化物可采用氢氧化钠和/或氢氧化钾，有限采用氢氧化钾，但不局限于此。所述水溶性硅酸盐优选采用硅酸钠，但不局限于此。所述水溶性氟化物优选采用氟化钠，但不局限于此。所述水溶性碳酸盐可以提高氧化膜层的耐蚀性能以及显微硬度，其可采用碳酸钠和/或碳酸钾，优选采用碳酸钾，但不局限于此。所述苯甲酸钠可以降低氧化膜表面的裂痕和孔隙率，使得膜层表面单位面积的孔的数量增加，便于后续着色剂草酸高铁铵的吸附沉积。
本发明中，所述微弧氧化液可通过自己配制而成，例如可将各组分按照比例以此加入水中，在添加各组分过程中不断搅拌，一种试剂添加完成后待全部溶解再加入下一种，待全部组分溶解后再放置1-2小时后备用，但不局限于此。
本发明中，通过微弧氧化处理可在镁合金基体表面形成具有孔洞的氧化膜，便于后续着色剂的吸附沉积。作为本发明的一种优选实施方式，通过增加微弧氧化的处理条件，使得氧化膜表面得到孔径得到进一步扩大，从而更加便于后续着色剂的吸附沉积。具体地，本发明中，可通过增加电压、减少脉冲频率和增加占空比等手段来扩大氧化膜表面的孔径，从而便于草酸高铁铵进入微弧氧化膜中，从而保证形成金黄色的膜层。作为本发明的一种优选实施方式，微弧氧化处理的电压为400-600V。作为本发明的另一种优选实施方式，微弧氧化处理的电源脉冲频率为400-750Hz。作为本发明的第三种优选实施方式，微弧氧化处理的脉冲占空比为20-50%。
本发明的发明人通过进一步的试验发现，微弧氧化处理过程中，调节正负脉冲个数的比例可以影响氧化膜层的外观。本发明中，优选情况下，微弧氧化处理时的正负脉冲个数为7-12:1。发明人发现，在此优选脉冲个数比例范围内，脉冲电在换向时可导致放电的中断，从而有效的控制阳极区附近适当的阴阳离子比，促进氧化膜层更好地生长。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中，微弧氧化处理的时间为10-25min。
根据本发明提供的处理方法，通过对镁合金表面进行微弧氧化处理之后，在镁合金表面形成了一层表面具有孔洞的陶瓷膜，即微弧氧化膜，然后即可将其浸入着色剂中进行着色处理。如前所述，本发明中所述着色剂为含有草酸高铁铵的水溶液。
本发明中，所述着色剂中由于含有草酸高铁铵，使得该着色剂本身即为金黄色溶液，然后在着色过程中草酸高铁铵吸附沉积于微弧氧化膜中从而为氧化膜着色。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中，所述着色剂中草酸高铁铵的含量为10-35g/L。发明人发现，当着色剂中草酸高铁铵的浓度较高时，其沉积到氧化膜中的含量也较高，因此着色处理完成后形成膜层的颜色也较深；对应地，当着色剂中草酸高铁铵的浓度较低时，其沉积到氧化膜中的含量也较低，着色处理完成后形成膜层的颜色也较浅。因此，作为本发明的第一种优选实施方式，所述着色剂中草酸高铁铵的含量为10-15g/L，采用此着色剂得到的膜层的颜色较浅。作为本发明的第二种优选实施方式，所述着色剂中草酸高铁铵的含量为25-35g/L，采用此着色剂得到的膜层的颜色相对较深。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中，着色处理的温度为35-50℃，时间为2-6min。
作为本发明的进一步改进，还包括在微弧氧化处理之前对镁合金表面进行除油的步骤。通过预先对镁合金表面进行除油处理，可以除去镁合金表面的油脂。具体地，所述除油的步骤包括将镁合金浸于氢氧化钠溶液其中，氢氧化钠的浓度为80-120g/L，氢氧化钠溶液的温度为60-80℃。除油处理的时间根据镁合金表面的油脂程度进行适当选择。优选情况下，除油处理的时间为10-20min。
如前所述，微弧氧化处理后在镁合金表面形成的氧化膜层为多孔层，其表面具有若干孔洞。着色处理过程中，草酸高铁铵会吸附沉积于部分孔洞中，从而赋予微弧氧化膜金黄色效果。
为了进一步保证微弧氧化膜的金黄色效果，换言之，为了防止填充于微弧氧化膜的孔洞中的草酸高铁铵脱落，作为本发明的一种优选实施方式，还包括在着色处理之后对镁合金进行封孔的步骤。如前所述，通过封孔处理能防止填充于孔洞中的草酸高铁铵脱落，同时还能封闭其他未填充着色剂的孔洞，改善氧化膜层的外观。作为本领域的公知常识，所述封孔的步骤包括将镁合金浸于70-90℃的水中处理15-25min。
作为本发明的进一步改进，还包括在各步骤之间对镁合金表面进行清洗的步骤。本发明中，对每个步骤之间的清洗方法和次数没有特殊限制，一般采用水洗，水洗的次数满足将镁合金表面的处理液清洗干净即可。水洗时所用的水为现有技术中的各种水，例如可以采用市政自来水、去离子水、或者他们的混合物，优选采用去离子水，但不局限于此。
根据本发明的处理方法，作为本领域技术人员的公知常识，还包括在清洗步骤之后的干燥步骤。所述干燥的方法可以采用本领域技术人员公知的方法，如真空干燥、自然干燥、鼓风干燥。本发明优选为在温度为烘箱内将工件烘干，但不局限于此。
本发明提供的处理方法能够对IT、汽车零部件的各种镁合金进行表面处理。
本发明还提供了一种镁合金，所述镁合金包括镁合金基体和位于镁合金基体表面的金黄色陶瓷氧化膜，其中所述镁合金由本发明提供的处理方法处理得到。
采用本发明提供的镁合金表面处理方法得到的镁合金，其表面金黄色膜层的附着力和耐腐蚀性均较高，且具有良好的外观，大大提升了镁合金电子产品的使用价值和附加价值。
以下结合实施例对本发明作进一步解释说明。实施例及对比例中所采用原料均通过商购得到。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
（1）配制微弧氧化液A1
在水中依次投入氢氧化钾2g/L，硅酸钠15 g/L，氟化钠4 g/L，碳酸钾12 g/L和苯甲酸钠2 g/L。在添加过程中不断搅拌，一种试剂完全溶解后再加入下一种，全部溶解后放置1.5小时后备用，得到本实施例的微弧氧化液，记为A1。
（2）配制着色剂B1
将草酸高铁铵溶解于水中，配制成草酸高铁铵含量为12g/L的水溶液，静置2小时后备用，得到本实施例的着色剂B1。
（3）除油处理
将镁合金浸渍于浓度为80 g/L的氢氧化钠中进行除油处理，温度为70℃，时间为10分钟。
（4）微弧氧化
将镁合金和不锈钢板放入微弧氧化液A1中，以镁合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，接上微弧氧化电源后开始进行微弧氧化处理。微弧氧化处理的条件包括：电压为420V，电源脉冲频率为400Hz，脉冲占空比为30%，正负脉冲个数为8：1，处理时间为15分钟。微弧氧化处理完成后将镁合金从微弧氧化液中取出，使用清水充分清洗并干燥。
（5）着色处理
将干燥的镁合金放入着色剂B1中进行着色处理，处理温度为40℃，时间为2分钟。着色处理完成后将镁合金取出，使用清水充分清洗并干燥。
（6）封孔处理
将着色后的镁合金，放入90℃的水中处理15分钟，取出后使用清水充分清洗，烘干后得到本实施例的镁合金样品，记为S1。
实施例2
（1）配制微弧氧化液A2
在水中依次投入氢氧化钾3g/L，硅酸钠32 g/L，氟化钠5 g/L，碳酸钾15g/L和苯甲酸钠5 g/L。在添加过程中不断搅拌，一种试剂完全溶解后再加入下一种，全部溶解后放置2小时后备用，得到本实施例的微弧氧化液，记为A2。
（2）配制着色剂B2
将草酸高铁铵溶解于水中，配制成草酸高铁铵含量为25g/L的水溶液，静置2小时后备用，得到本实施例的着色剂B2。
（3）除油处理
将镁合金浸渍于浓度为100 g/L的氢氧化钠中进行除油处理，温度为80℃，时间为20分钟。
（4）微弧氧化
将镁合金和不锈钢板放入微弧氧化液A2中，以镁合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，接上微弧氧化电源后开始进行微弧氧化处理。微弧氧化处理的条件包括：电压为480V，电源脉冲频率为600Hz，脉冲占空比为40%，正负脉冲个数为10：1，处理时间为15分钟。微弧氧化处理完成后将镁合金从微弧氧化液中取出，使用清水充分清洗并干燥。
（5）着色处理
将干燥的镁合金放入着色剂B2中进行着色处理，处理温度为50℃，时间为4分钟。着色处理完成后将镁合金取出，使用清水充分清洗并干燥。
（6）封孔处理
将着色后的镁合金，放入80℃的水中处理20分钟，取出后使用清水充分清洗，烘干后得到本实施例的镁合金样品，记为S2。
实施例3
（1）配制微弧氧化液A3
在水中依次投入氢氧化钾5g/L，硅酸钠35 g/L，氟化钠6 g/L，碳酸钾14 g/L和苯甲酸钠4 g/L。在添加过程中不断搅拌，一种试剂完全溶解后再加入下一种，全部溶解后放置2小时后备用，得到本实施例的微弧氧化液，记为A3。
（2）配制着色剂B3
将草酸高铁铵溶解于水中，配制成草酸高铁铵含量为15g/L的水溶液，静置2小时后备用，得到本实施例的着色剂B3。
（3）除油处理
将镁合金浸渍于浓度为110 g/L的氢氧化钠中进行除油处理，温度为80℃，时间为15分钟。
（4）微弧氧化
将镁合金和不锈钢板放入微弧氧化液A3中，以镁合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，接上微弧氧化电源后开始进行微弧氧化处理。微弧氧化处理的条件包括：电压为600V，电源脉冲频率为700Hz，脉冲占空比为45%，正负脉冲个数为11：1，处理时间为20分钟。微弧氧化处理完成后将镁合金从微弧氧化液中取出，使用清水充分清洗并干燥。
（5）着色处理
将干燥的镁合金放入着色剂B3中进行着色处理，处理温度为45℃，时间为3分钟。着色处理完成后将镁合金取出，使用清水充分清洗并干燥。
（6）封孔处理
将着色后的镁合金，放入80℃的水中处理20分钟，取出后使用清水充分清洗，烘干后得到本实施例的镁合金样品，记为S3。
实施例4
采用与实施例2相同的步骤对镁合金进行处理，不同之处仅在于：
步骤（4）中，微弧氧化处理的条件包括：电压为350V，电源脉冲频率为300Hz，脉冲占空比为55%，正负脉冲个数为13：1，处理时间为15分钟。微弧氧化处理完成后将镁合金从微弧氧化液中取出，使用清水充分清洗并干燥。
通过上述步骤，得到本实施例的镁合金样品，记为S4。
实施例5
采用与实施例2相同的步骤对镁合金进行处理，不同之处仅在于：
步骤（2）中，微弧氧化液A5的组成为：氢氧化钾5.5g/L，硅酸钠40 g/L，氟化钠8 g/L，碳酸钾18g/L和苯甲酸钠6 g/L。
通过上述步骤，得到本实施例的镁合金样品，记为S5。
对比例1
（1）配制微弧氧化液DA1
在水中依次投入硅酸钠20g/L，氢氧化钠2g/L和氟化钠4g/L。在添加过程中不断搅拌，一种试剂完全溶解后再加入下一种，全部溶解后放置2小时后备用，得到本对比例的微弧氧化液，记为DA1。
（2）除油处理
将镁合金浸渍于浓度为100 g/L的氢氧化钠中进行除油处理，温度为80℃，时间为20分钟。
（3）微弧氧化
将镁合金和不锈钢板放入微弧氧化液DA1中，以镁合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，接上微弧氧化电源后开始进行微弧氧化处理。微弧氧化处理的条件包括：电压为250V，电源脉冲频率为600Hz，脉冲占空比为20%，正负脉冲个数为10：1，处理时间为10分钟。微弧氧化处理完成后将镁合金从微弧氧化液中取出，使用清水充分清洗并干燥。
（4）封孔处理
将微弧氧化后的镁合金，放入80℃的水中处理20分钟，取出后使用清水充分清洗，烘干后得到本实施例的镁合金样品，记为DS1。
对比例2
（1）配制微弧氧化液DA2
在水中依次投入氢氧化钾2g/L，硅酸钠15 g/L，氟化钠4 g/L，碳酸钾12 g/L，苯甲酸钠2 g/L和草酸高铁铵含量为12g/L。在添加过程中不断搅拌，一种试剂完全溶解后再加入下一种，全部溶解后放置1.5小时后备用，得到本实施例的微弧氧化液，记为DA2。
（2）除油处理
将镁合金浸渍于浓度为80 g/L的氢氧化钠中进行除油处理，温度为70℃，时间为10分钟。
（3）微弧氧化
将镁合金和不锈钢板放入微弧氧化液DA1中，以镁合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，接上微弧氧化电源后开始进行微弧氧化处理。微弧氧化处理的条件包括：电压为250V，电源脉冲频率为600Hz，脉冲占空比为20%，正负脉冲个数为10：1，处理时间为10分钟。微弧氧化处理完成后将镁合金从微弧氧化液中取出，使用清水充分清洗并干燥。
（4）封孔处理
将着色后的镁合金，放入90℃的水中处理15分钟，取出后使用清水充分清洗，烘干后得到本实施例的镁合金样品，记为DS2。
性能测试
1、外观颜色
目测各镁合金样品S1-S5和DS1-DS2表面氧化膜层的颜色。
2、附着力测试
采用ISO 2409公开的测试方法对各镁合金样品S1-S5和DS1-DS2表面的氧化膜进行附着力测试。
测试方法：使用外科手术刀的刀背在氧化膜层上划12道划痕，其中至少两条划痕与其它划痕成90°角，以便在表面上形成栅格，栅格的边长为1毫米。确保每条划痕都切割至铝合金基体。沿着划痕的两个方向各用刷子刷5次。把胶带（3M（中国）有限公司500透明胶带）粘在表面上，用指尖将胶带擦紧，确保与涂层的良好接触，在5分钟时从胶带的自由端起以60°的角度在0.5-1秒内将胶带有规则的揭开撕去胶带。
等级划分：
0级：切口的边缘完全平滑，格子的方块都没有剥落；
1级：剥落部分的面积不大于与表面接触的胶带面积的5%；
2级：剥落部分的面积大于5%，而不超过15%；
3级：剥落部分的面积大于15%，而不超过35%；
4级：剥落部分的面积大于35%，而不超过65%；
5级：剥落部分的面积大于65%。
接受标准：0级和1级接收。对于划痕的交叉处不允许交角翘起或变大。
3、耐腐蚀性测试（又称盐雾测试）
测试方法：35℃条件下向镁合金样品S1-S5和DS1-DS2喷雾（NaCl质量分数为5%，pH=7的水溶液）2小时，然后在40℃，80%相对湿度环境中放置168小时。测试标准：在放置2小时后表面正常，无任何可见的腐蚀、氧化和变形，记为合格，否则记为不合格。
测试结果如表1所示。
表1
。
由上表1的测试结果可以看出，采用本发明的处理方法可以制得具有金黄色效果的镁合金样品，且其表面氧化膜层与镁合金基体的附着力和耐腐蚀性均较高。且从S1-S5的颜色比对可以看出，S2表面的金黄色效果最深，S4、S5次之，而S1和S3的金黄色相对较浅，这说明所采用的着色中草酸高铁铵的含量越高，得到的氧化膜层的颜色越深；从S2与S4表面的颜色比较可以得知，本发明中，同时微弧氧化处理通过增加电压、减少脉冲频率和增加占空比的手段也能加深氧化膜层的颜色；从S2与S5表面的颜色比较可以得知，本发明中，S5的颜色明显不如S2均匀，说明所述微弧氧化液的含量在本发明的优选含量范围内时膜层颜色更加均匀。
而DS1中为经过常规微弧氧化处理的镁合金，其表面氧化膜层与镁合金基体具有较高的附着力和耐腐蚀性，但其色彩单一，为常规的氧化镁的颜色（即白色）。
DS2中着色剂草酸高铁铵在微弧氧化时引入，最终得到的氧化膜层颜色为黑色，而不是预期的金黄色，发明人推测可能是在微弧氧化条件下草酸高铁铵发生了某些化学反应，导致颜色变异，无法达到预期的颜色效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。