一种镁合金表面微弧氧化制备高吸光率的黑色陶瓷膜层工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明叙述了一种属于镁合金表面高吸光率的黑色陶瓷膜制备工艺，具体涉及了 一种黑色陶瓷膜层的工艺技术，属于金属表面处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 镁的密度为1. 74g/cm3,是铝的2/3。镁作为最轻的金属结构材料，具有高比强度、 高抗震性、高散热性、防电磁干扰性及极佳的轻薄结构成型性等一系列独特的性能优点，其 轻质和可回收使用的特点使之日益成为现代工业产品的理想材料。近年来，镁材在汽车、摩 托车及自行车等交通工具、家电、电子电器、计算机、通讯器材、航空航天、国防军工等领域 获得广泛应用。随着镁的提炼及加工技术的发展，镁材已成为工业应用的重要金属材料，在 全球范围内得到快速发展。
[0003] 然而，镁的电极电位较负，在许多介质中的耐蚀性很差。因此，镁及镁合金产品在 使用前必须进行表面处理。微弧氧化是一种在金属表面原位生长陶瓷层的表面处理技术， 该技术利用微区弧光放电的瞬间高温使金属表面氧化为金属氧化物陶瓷层。
[0004] 目前，微弧氧化技术已经很好的解决了镁合金表面膜层的耐磨、耐腐蚀以及与基 体间的结合力问题，但制备的氧化膜层颜色单一，一般为白色或灰色，远远满足不了市场 对于产品装饰性及表面特殊色彩方面的要求，而经过二次着色的微弧氧化膜层颜色又有 着诸多的应用局限性。表观黑色给人以稳重，有内涵符合大众审美且具有良好的吸光吸 热等性能而被广泛应用于汽车、数码产品、家用电器等领域。镁合金表面黑色膜层的处 理方法较少，中国专利"一种镁合金表面黑色硬质微弧氧化陶瓷膜处理方法"（专利号： CN 201010530357. 2)及"镁合金微弧氧化低能耗黑色陶瓷膜及制备方法"（专利号：CN 201210476200. 5)都涉及了在镁合金表面制备黑色陶瓷膜层的方法，但都存在电解液成分 复杂，处理成本较高等缺点。本发明所述的镁合金表面微弧氧化制备高吸光率的黑色陶瓷 膜层工艺具有电解液成分简单，易操作，对环境污染小，成本低廉等优点，所得的黑色陶瓷 膜层黑色度高、色泽均匀且具有高光吸收率，这种功能性的镁合金表面黑色陶瓷膜层，为镁 合金的推广应用提供了技术背景。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种镁合金表面微弧氧化制备高吸光率的黑色陶瓷膜层 的方法。
[0006]本发明在以硅酸盐或磷酸盐为主盐的电解液中，采用交流双极性脉冲电源对镁合 金进行微弧氧化处理。
[0007]-种镁合金表面微弧氧化制备高吸光率的黑色陶瓷膜层工艺，其特征在于陶瓷膜 层通过以下方案来制备： 1)前处理：将镁合金打磨，清洗、干燥后待用； 2)微弧氧化制备过程：采用设备为微弧氧化设备，该设备由控制电源及控制系统，电 解槽，搅拌系统，冷却系统组成；以片状镁合金作为阳极，不锈钢为阴极，将前处理完后的镁 合金浸泡在电解液中，开启循环冷却，采用交流双极性脉冲电源对镁合金进行微弧氧化处 理；所述的电解液由l(T40g/L硅酸钠，5~30g/L磷酸钠，3~20g/L氟化氨，广15g/L钒酸钠， 2~10g/L偏钒酸铵和水组成，以上物质的量均以加入水的体积为计算基准；所述的交流极 性脉冲电源对镁合金进行微弧氧化处理，处理正电压为40CT500 V，处理负电压为2CT150V， 电源脉冲频率为15(T300Hz，脉冲占空比为109T40%，正负脉冲个数比为广5:1 ;完成后取出 镁合金样并用水冲洗、干燥得到3(T50 y m的黑色多功能性陶瓷膜。
[0008] 本发明所述的步骤2)中电解液的pH维持在11~13范围内。
[0009] 本发明所述的步骤2)中微弧氧化处理最佳时间为15~35min。
[0010] 该陶瓷膜具有高的吸光性能，其光吸收率达859T96%，并具有良好的耐腐蚀性，且 色泽均匀、致密，黑度高，色泽稳定性好，不易褪色等优点。
[0011] 本发明是将镁合金作为阳极，不锈钢为阴极，采用以硅酸盐或磷酸盐为主要成分 的电解液对镁合金表面进行微弧氧化处理，该工艺简单易操作，对环境污染小且高效。
[0012] 采用如附图中图1所示0. 1~1. 0共十个等级黑色度系数递增模型，依据国标GB/ T14952. 3-1994中规定的目视检测法对陶瓷膜层的黑度进行表征；采用Minitest 1100型 电涡流测厚仪测量陶瓷膜层的厚度。
[0013] 采用Lambda 950 UV-vis-NIR分光光度计测量涂层在20(T2500nm波长范围内的 光谱反射率，计算公式如下（1)、（2)所示：
【主权项】
1. 一种镁合金表面微弧氧化制备高吸光率的黑色陶瓷膜层工艺，其特征在于陶瓷膜层 通过以下方案来制备： 1) 前处理：将镁合金打磨，清洗、干燥后待用； 2) 微弧氧化制备过程：采用设备为微弧氧化设备，该设备由控制电源及控制系统，电 解槽，搅拌系统，冷却系统组成；以片状镁合金作为阳极，不锈钢为阴极，将前处理完后的镁 合金浸泡在电解液中，开启循环冷却，采用交流双极性脉冲电源对镁合金进行微弧氧化处 理；所述的电解液由l(T40g/L硅酸钠，5~30g/L磷酸钠，3~20g/L氟化氨，广15g/L钒酸钠， 2~10g/L偏钒酸铵和水组成，以上物质的量均以加入水的体积为计算基准；所述的交流极 性脉冲电源对镁合金进行微弧氧化处理，处理正电压为40(T500V，处理负电压为2(Tl50V， 电源脉冲频率为15(T300Hz，脉冲占空比为109T40%，正负脉冲个数比为广5:1 ;完成后取出 镁合金样并用水冲洗、干燥得到3(T50ym的黑色多功能性陶瓷膜。
2. 如权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤2)中电解液的pH维持在11~13范围内。
3. 如权利要求1所述的工艺，其特征在于步骤2)中微弧氧化处理最佳时间为 15~35min〇
【专利摘要】本发明公开了一种镁合金表面微弧氧化制备高吸光率的黑色陶瓷膜层工艺。本发明以硅酸盐或磷酸盐为主盐的电解液中，采用交流双极性脉冲电源对镁合金进行微弧氧化处理。本发明的镁合金表面微弧氧化制备高吸光率的黑色陶瓷膜层电解液成分简单，易操作，对环境污染小，所得黑色陶瓷膜层既具有良好的耐腐蚀、高光吸收率性能，又具有很好的表观装饰性，能满足实际应用要求。
【IPC分类】C25D11-30
【公开号】CN104694993
【申请号】CN201310649416
【发明人】彭振军, 梁军, 刘百幸, 周兆福
【申请人】中国科学院兰州化学物理研究所
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月6日