本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种等离子体微弧氧化彩色膜的制备方法。
背景技术：
等离子体微弧氧化，简称为微弧氧化，是一种对材料表面进行处理的技术，其将镁、铝、钛等有色金属置于电解液中，在强电场作用下溶液中气体电离、金属表面氧化产生等离子体，使基体表面产生微区火花放电斑点，在热化学、等离子体化学、电化学、扩散反应、高温相变等一系列复杂反应的共同作用下，制备陶瓷氧化膜的方法。
铝合金作为一种具有独特性能的轻质材料，其广泛应用于各个行业，但铝合金较差的耐蚀性在一定程度上制约了其应用，因此，经过一定的表面处理可以提高铝合金的耐蚀性和表面装饰性，从而扩大其应用领域。
铝合金表面染色的工艺主要由阳极氧化膜染料着色、阳极氧化膜电解着色和阳极氧化直接着色等。但是这些技术采用的有机染料、无机染料、电解液或着色液对环境造成一定的影响，且形成的磨蹭的耐磨性和耐蚀性等性能较差，工艺复杂，提高了生产的成本。
本发明采用等离子体微弧氧化，以铕盐溶液为氧化液，在铝或铝合金表面生长成一层均匀致密的al2o3膜层，提高铝及铝合金的金属性能，且封闭、氧化与着色同步完成，无需染料染色，微弧氧化彩色膜具有良好的耐光性、耐热性、耐蚀性及耐磨性。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种生产效率高、简单易操作的等离子体微弧氧化彩色膜的制备方法，以铕盐溶液为氧化液，在铝或铝合金表面生长成一层均匀致密的al2o3膜层，提高了铝及铝合金的金属性能，在等离子体微弧氧化过程中同步氧化与着色过程，无需染料染色，对环境友好，且得到的微弧氧化彩色膜具有良好的耐光性、耐热性、耐蚀性及耐磨性。
本发明所采取的技术方案为：一种等离子体微弧氧化彩色膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)工件预处理：将工件进行去污、除蜡和除油；
(2)等离子微弧氧化处理：将工件置于装有氧化液的氧化槽中，工件作为阳极，不锈钢作为阴极，进行等离子微弧氧化处理，从而在工件表面形成一层微弧氧化彩色膜；其中所述氧化液中含有铕盐溶液；
(3)氧化后处理：氧化结束后，将工件取出、洗涤并晾干。
优选的，在进行等离子微弧氧化处理前，需要将上述工件浸入含有氢氧化钠和磷酸钠溶液中进行去污、除蜡和除油，以提供等离子微弧氧化处理的效果。
优选的，步骤(2)中的氧化液由15-40g/l硅酸钠溶液、12-25g/l硼酸钠溶液、15-30g/l氢氧化钠溶液和8-20g/l的铕盐溶液组成。
优选的，所述铕盐溶液是硝酸铕溶液或氯化铕溶液。
铕盐溶液具有一定的颜色，在电解氧化液中添加铕盐溶液，可以在电解氧化形成氧化膜的同时实现着色，实现了氧化与着色同步完成。
优选的，等离子微弧氧化处理的条件为：频率500-1000hz，微弧氧化时间20-80min，电压200-500v。其中氧化时间可以根据所需的微弧氧化彩色膜的厚度而调整。
优选的，步骤(1)中的工件是铝或铝合金。
优选的，步骤(2)中形成的微弧氧化彩色膜的厚度为10-30um。
本发明的有益效果是：本发明采用等离子体微弧氧化处理技术，以铕盐溶液为氧化液，在铝或铝合金表面生长成一层均匀致密的al2o3膜层，提高了铝及铝合金的金属性能；以具有颜色的铕盐溶液为氧化液，在等离子体微弧氧化过程中同步完成氧化与着色过程，无需染料染色，对环境友好；得到的微弧氧化彩色膜具有良好的耐光性、耐热性、耐蚀性及耐磨性。
具体实施方式
实施例1
一种等离子体微弧氧化彩色膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用含有氢氧化钠和磷酸钠溶液将铝块进行去污、除蜡和除油；
(2)将经过去污、除蜡和除油的铝块置于装有氧化液的氧化槽中，工件作为阳极，不锈钢作为阴极，进行等离子微弧氧化处理；其中氧化液由15g/l硅酸钠溶液、12g/l硼酸钠溶液、15g/l氢氧化钠溶液和8g/l的氯化铕溶液组成；等离子微弧氧化处理的条件为：频率500hz，微弧氧化时间30min，电压400v；
(3)氧化结束后，将铝块取出、洗涤并晾干。
铝块表面形成的微弧氧化彩色膜的厚度为15um。
实施例2
一种等离子体微弧氧化彩色膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用含有氢氧化钠和磷酸钠溶液将铝块进行去污、除蜡和除油；
(2)将经过去污、除蜡和除油的铝块置于装有氧化液的氧化槽中，工件作为阳极，不锈钢作为阴极，进行等离子微弧氧化处理；其中氧化液由18g/l硅酸钠溶液、15g/l硼酸钠溶液、20g/l氢氧化钠溶液和10g/l的硝酸铕溶液组成；等离子微弧氧化处理的条件为：频率800hz，微弧氧化时间25min，电压500v。
(3)氧化结束后，将铝块取出、洗涤并晾干。
铝块表面形成的微弧氧化彩色膜的厚度为10um。
实施例3
一种等离子体微弧氧化彩色膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用含有氢氧化钠和磷酸钠溶液将铝合金块进行去污、除蜡和除油；
(2)将经过去污、除蜡和除油的铝合金块置于装有氧化液的氧化槽中，工件作为阳极，不锈钢作为阴极，进行等离子微弧氧化处理；其中氧化液由25g/l硅酸钠溶液、18g/l硼酸钠溶液、25g/l氢氧化钠溶液和12g/l的硝酸铕溶液组成；等离子微弧氧化处理的条件为：频率1000hz，微弧氧化时间40min，电压400v。
(3)氧化结束后，将铝合金块取出、洗涤并晾干。
铝块表面形成的微弧氧化彩色膜的厚度为20um。
实施例4
一种等离子体微弧氧化彩色膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用含有氢氧化钠和磷酸钠溶液将铝合金块进行去污、除蜡和除油；
(2)将经过去污、除蜡和除油的铝合金块置于装有氧化液的氧化槽中，工件作为阳极，不锈钢作为阴极，进行等离子微弧氧化处理；其中氧化液由18g/l硅酸钠溶液、10g/l硼酸钠溶液、18g/l氢氧化钠溶液和10g/l的醋酸钐溶液组成；等离子微弧氧化处理的条件为：频率500hz，微弧氧化时间50min，电压500v。
(3)氧化结束后，将铝合金块取出、洗涤并晾干。
铝块表面形成的微弧氧化彩色膜的厚度为25um。
实施例5
一种等离子体微弧氧化彩色膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用含有氢氧化钠和磷酸钠溶液将铝合金块进行去污、除蜡和除油；
(2)将经过去污、除蜡和除油的铝合金块置于装有氧化液的氧化槽中，工件作为阳极，不锈钢作为阴极，进行等离子微弧氧化处理；其中氧化液由25g/l硅酸钠溶液、18g/l硼酸钠溶液、25g/l氢氧化钠溶液和15g/l的氯化铕溶液组成；等离子微弧氧化处理的条件为：频率800hz，微弧氧化时间60min，电压500v。
(3)氧化结束后，将铝合金块取出、洗涤并晾干。
铝块表面形成的微弧氧化彩色膜的厚度为30um。
实施例6
一种等离子体微弧氧化彩色膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用含有氢氧化钠和磷酸钠溶液将铝合金块进行去污、除蜡和除油；
(2)将经过去污、除蜡和除油的铝合金块置于装有氧化液的氧化槽中，工件作为阳极，不锈钢作为阴极，进行等离子微弧氧化处理；其中氧化液由35g/l硅酸钠溶液、21g/l硼酸钠溶液、30g/l氢氧化钠溶液和20g/l的氯化铕溶液组成；等离子微弧氧化处理的条件为：频率800hz，微弧氧化时间60min，电压500v。
(3)氧化结束后，将铝合金块取出、洗涤并晾干。
铝块表面形成的微弧氧化彩色膜的厚度为30um。
采用电子显微镜观察实施例1-6得到的等离子体微弧氧化彩色膜的表面，发现氧化彩色膜的表面平整光滑、基本没有空隙，着色剂结合良好，长时间不褪色。
测定实施例1-6得到的等离子体微弧氧化彩色膜层的耐腐蚀性能，将实施例1-6得到的包括有离子体微弧氧化彩色膜的工件放在盐雾室中，在其表面喷洒盐溶液，放置2小时，然后将样品转移至温度为40℃的相对湿度为80％的潮湿箱中观察，放置5天后，合金表面没有任何变化，说明工件没有被腐蚀，其抗腐蚀性能优异。