一种镁合金微弧氧化工艺的制作方法

本发明涉及合金加工技术领域，尤其涉及一种镁合金微弧氧化工艺。

背景技术：

镁是常用有色金属之一，其蕴藏量丰富，在地壳中的含量达到2.1-2.7％，在所有元素中居第六位，是仅次于铝、铁、钙居第四位的金属元素。纯的金属镁作为结构材料应用的很少，在纯镁中加入al、zn、li、mn和稀土等元素组成的镁合金具有较高的强度，是常用结构材料中最轻的金属。

尽管有着丰富的储量和优异的物理及力学性能，作为结构材料获得广泛的应用，必须解决镁及其合金不耐腐蚀这个瓶颈问题。镁及其合金是非常活泼的金属，标准电极电位很低(镁的标准电极电位为-2.37v)，耐腐蚀性比较差。在常温下，镁与空气中的氧反应形成疏松的mgo薄膜，其pb值为0.79<1，不能有效地保护基体。

微弧氧化(mao-micro-arcoxidation)技术是一种在金属表面原位生长陶瓷层的表面处理技术，它利用微小区域电弧放电产生瞬间局部高温，使金属表面氧化为金属氧化物陶瓷，从而达到表面改性的目的。

微弧氧化膜层分为致密层和疏松层，膜层与基体的交界面犬牙交错，呈微区冶金结合。内层结构致密均匀，没有气孔，缺陷较少，为晶态氧化物和非晶态的微晶混合膜层，外层是疏松层包括较多较大的气孔，有明显的缺陷。膜层表面呈溶融冷却状，上面有孔，但孔不是贯穿的，孔径的大小、疏密取决于溶液成分及其浓度、氧化时间、击穿电压等因素。孔既是放电通道，又是水溶液中的氧或氢氧根离子生成氧气的气体通道。表面粗糙度本质上与基体合金无关，主要取决于氧化时间，也受电流密度、沉积速率的影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种镁合金微弧氧化工艺，能够使得得到的镁合金表明均匀光滑明亮，可以用于手机壳和笔记本电脑壳。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种镁合金微弧氧化工艺，包括：

(1)对镁合金表面进行预处理，除去表面污垢；

(2)对镁合金进行微弧氧化处理，所述镁合金为正极，不锈钢为阴极，微弧氧化选择恒压模式，正电压为410-450v，负电压为0，频率为600-900hz，占空比为15-30％，氧化时间为20-50min，电解液为碱性硅酸盐，电解液温度控制在20-40℃；

(3)微弧氧化结束，打磨抛光；

(4)清洗镁合金并干燥。

优选的，所述镁合金为铝镁合金。

进一步优选的，所述铝镁合金组成按重量百分比包括：al6.75-10.0％，zn0.35-1.0％，mn0.15-0.5％，si0.05-0.5％，cu0.01-0.1％，ni0.0001-0.0005％，fe0.001-0.01％，s0.005-0.015％，zr0.005-0.015％，余量的mg。

优选的，所述预处理为：将镁合金表面打磨，经去离子水清洗，再经丙酮清洗，干燥。

优选的，步骤(2)中微弧氧化正电压为420-440v，优选430v。

优选的，步骤(2)中微弧氧化频率为650-750hz，优选700hz。

优选的，步骤(2)中微弧氧化占空比为15-25％，优选20％。

优选的，所述电解液包括：硅酸钠10-20g/l，氟化钾10-15g/l，氢氧化钠1-5g/l。

本发明的微弧氧化工艺制备得到铝镁合金膜层，其膜层致密，微弧氧化产生的微裂纹缺陷较少，经过打磨抛光后，这些缺陷会进一步消失。微弧氧化过程中的高温高压烧结作用，将非晶态的mgo转变成立方结构的mgo，这使得陶瓷层拥有较好的致密性对于提高膜层的耐蚀性、硬度均有好处。

附图说明

图1是本发明微弧氧化装置示意图。

附图标记说明：1.电源，2.冷水浴，3.辅助电极，4.电解液，

5.工作电极，6.温度计，7.搅拌器。

图2是本发明制备工艺得到的镁合金微弧氧化膜的sem形貌图。

图3是本发明制备工艺得到的镁合金微弧氧化膜的xrd谱图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

一种镁合金微弧氧化工艺，包括：

(1)对镁合金表面进行预处理，将镁合金表面打磨，经去离子水清洗，再经丙酮清洗，干燥，除去表面污垢；

(2)对镁合金进行微弧氧化处理，所述镁合金为正极，不锈钢为阴极，微弧氧化选择恒压模式，正电压为410v，负电压为0，频率为600hz，占空比为15％，氧化时间为20min，电解液为碱性硅酸盐，电解液温度控制在20℃；

(3)微弧氧化结束，打磨抛光；

(4)清洗镁合金并干燥。

所述铝镁合金组成按重量百分比包括：al6.75-10.0％，zn0.35-1.0％，mn0.15-0.5％，si0.05-0.5％，cu0.01-0.1％，ni0.0001-0.0005％，fe0.001-0.01％，s0.005-0.015％，zr0.005-0.015％，余量的mg。

实施例2

一种镁合金微弧氧化工艺，包括：

(1)对镁合金表面进行预处理，将镁合金表面打磨，经去离子水清洗，再经丙酮清洗，干燥，除去表面污垢；

(2)对镁合金进行微弧氧化处理，所述镁合金为正极，不锈钢为阴极，微弧氧化选择恒压模式，正电压为450v，负电压为0，频率为900hz，占空比为30％，氧化时间为50min，电解液为碱性硅酸盐，电解液温度控制在40℃；

(3)微弧氧化结束，打磨抛光；

(4)清洗镁合金并干燥。

所述铝镁合金组成按重量百分比包括：al6.75-10.0％，zn0.35-1.0％，mn0.15-0.5％，si0.05-0.5％，cu0.01-0.1％，ni0.0001-0.0005％，fe0.001-0.01％，s0.005-0.015％，zr0.005-0.015％，余量的mg。

实施例3

一种镁合金微弧氧化工艺，包括：

(1)对镁合金表面进行预处理，将镁合金表面打磨，经去离子水清洗，再经丙酮清洗，干燥，除去表面污垢；

(2)对镁合金进行微弧氧化处理，所述镁合金为正极，不锈钢为阴极，微弧氧化选择恒压模式，正电压为430v，负电压为0，频率为700hz，占空比为20％，氧化时间为30min，电解液为碱性硅酸盐，电解液温度控制在30℃；

(3)微弧氧化结束，打磨抛光；

(4)清洗镁合金并干燥。

所述铝镁合金组成按重量百分比包括：al6.75-10.0％，zn0.35-1.0％，mn0.15-0.5％，si0.05-0.5％，cu0.01-0.1％，ni0.0001-0.0005％，fe0.001-0.01％，s0.005-0.015％，zr0.005-0.015％，余量的mg。

将实施例1-3得到的产品进行sem和xrd测试，测试结果如附图2和3所示。

图2结构所示，由于本发明的铝镁合金添加了现有技术认为是杂质的s，其膜层致密，微弧氧化产生的微裂纹缺陷较少，经过打磨抛光后，这些缺陷会进一步消失。

图3所示为本发明所述工艺参数下镁合金微弧氧化膜层的射线衍射谱图。与基体相比，检测到微弧氧化膜层中的主要组成相为mg2sio4、mgo和mg。mg主要来于基体，这足因为x-ray穿透了膜层。所以微弧氧化膜层中主要物相为mg2sio4、mgo。mg2sio4的存在进一步证实了电解液离子也参与了微弧氧化反应；与镁合金阳极氧化得到的非晶态膜相结构不同，微弧氧化过程中的高温高压烧结作用，将非晶态的mgo转变成立方结构的mgo，这使得陶瓷层拥有较好的致密性对于提高膜层的耐蚀性、硬度均有好处。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。