一种镁合金表面亮白色陶瓷膜及其制备方法和应用

本发明属于镁合金表面处理，特别涉及一种镁合金表面亮白色陶瓷膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、镁合金因其具有密度低、强度高、电磁屏蔽性能好等优势，而且还具有易于回收、再利用程度高、地表含量高等特点而被广泛应用在航空航天、电子器件等领域，因此，对于镁合金的各种优势的进一步发展成为现阶段的首要任务。但是镁合金表面易生成较差的氧化膜，使镁合金的抗腐蚀性较差，严重限制了镁合金的发展。为了克服镁合金抗腐蚀性的缺陷，现有技术通常对镁合金进行表面处理，从而生成耐腐蚀性能较好的膜层，还可以进一步改善其美观性，使镁合金可以在更多的环境下得到应用。目前镁合金表面膜层通常呈现为灰白色，但是其膜层耐腐蚀性较差，且得到的陶瓷膜层在很多环境中并不适用；然而亮白色陶瓷层材料具有较好的光反射率，还兼具有优异的耐腐蚀性，能增加该材料的使用场景，但是并未有文献记载关于镁合金表面白色陶瓷膜的制备方法。因此，制备镁合金表面亮白色陶瓷膜以提高耐腐蚀性能和应用领域具有重要意义。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供一种镁合金表面亮白色陶瓷膜及其制备方法和应用，通过选择偏铝酸钠、强碱、氟化钠、钛酸钾、锡酸钠和三乙醇胺作为电解液，并结合双极性脉冲恒流微弧氧化工艺，使镁合金表面制备的陶瓷膜呈现亮白色，还极大地提高了陶瓷膜的硬度和耐腐蚀性能。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

3、本发明提供一种镁合金表面亮白色陶瓷膜的制备方法，包括如下步骤：

4、以预处理镁合金作为阳极，于电解液中采用双极性脉冲恒流微弧氧化所述预处理镁合金，得带有亮白色陶瓷膜的镁合金；

5、其中，所述电解液包括偏铝酸钠、强碱、氟化钠、钛酸钾、锡酸钠、三乙醇胺和水。

6、相对于现有技术，本发明提供一种镁合金表面亮白色陶瓷膜的制备方法，其中，以偏铝酸钠和强碱作为基础电解液，提高膜层的硬度；进一步通过添加钛酸钾和锡酸钠，在制膜过程中降低电解液使用量的前提下，还能进一步提高表面光洁度，使制备得到的陶瓷膜呈现亮白色；钛酸钾和锡酸钠之间具有相互作用，能大幅度地提高镁合金表面亮白色陶瓷膜地耐腐蚀性能和硬度；三乙醇胺的加入使电解液中溶质均匀分散在溶液中；本发明在特定的电解液中进行双极性脉冲恒流微弧氧化工艺，其中双极性脉冲恒流微弧氧化工艺使电解液中的钛酸钾和锡酸钠充分发挥协同作用，使制备出得膜层致密、孔径小且呈现亮白色，还能进一步提高膜层的耐腐蚀性和硬度。

7、优选的，所述双极性脉冲恒流微弧氧化的电参数包括电流密度为5a/dm2-7a/dm2，电源使用频率为1300hz-1600hz，占空比为35％-50％。

8、特定的双极性脉冲恒流微弧氧化的电参数能充分发挥电解液中各种电解质的作用，降低双极性脉冲恒流微弧氧化的起弧电压和终止电压，保证膜层的完整性，还能进一步促进亮白色陶瓷膜的制备；设置了较高的电源使用频率还有利于充分发挥钛酸钾和锡酸钠的协同作用，使制备得到的陶瓷膜层具有表面致密、孔径较小且优异耐腐蚀性能的特点。

9、优选的，所述双极性脉冲恒流微弧氧化的氧化时间为10min-15min。

10、优选的，所述偏铝酸钠的质量浓度为5g/l-15g/l。

11、优选的，所述强碱的质量浓度为1g/l-5g/l。

12、优选的，所述氟化钠的质量浓度为0.5g/l-2g/l。

13、优选的，所述钛酸钾的质量浓度为0.2g/l-1.5g/l。

14、优选的，所述锡酸钠的质量浓度为0.5g/l-1g/l。

15、优选的，所述三乙醇胺的体积浓度为1ml/l-2ml/l。

16、优选的电解液的浓度配制，能够在双极性脉冲恒流微弧氧化工艺中充分发挥各电解液中溶质的作用，通过协同作用使最终制备得到的镁合金表面亮白色陶瓷膜呈亮白色，提高膜层的耐腐蚀性。

17、需要进一步说明的是，所述偏铝酸钠、钛酸钾和锡酸钠还需要进行球磨、抽滤、烘干和研磨处理。

18、具体的球磨、抽滤、烘干和研磨处理的技术参数均采用现有技术的常规操作。

19、优选的，所述双极性脉冲恒流微弧氧化过程中的阴极为不锈钢。

20、优选的，所述强碱为氢氧化钾或氢氧化钠。

21、优选的，所述预处理的步骤为：将所述镁合金用砂纸打磨，再经抛光、清洗后干燥得所述镁合金。

22、优选的，所述打磨时使用的砂纸的规格依次为240#、360#、600#、1000#和1500#。

23、需要进一步说明的是，打磨时采用规格依次为240#、360#、600#、1000#和1500#的sic砂纸进行打磨处理，打磨至工件表面无划痕，通过金相抛光机对工件进行抛光处理，用去离子水清洗，然后使用95％乙醇水溶液进行超声清洗，取出后干燥。

24、作为优选的实施例，所述金相抛光机采用尼龙抛光布。

25、作为优选的实施例，所述超声清洗的频率为40khz，所述超声清洗的时间为3min-5min。

26、需要进一步说明的是，所述制备方法还包括对双极性脉冲恒流微弧氧化处理后的镁合金用10℃-15℃的冷水清洗2min-4min，然后用质量浓度为75％乙醇溶液清洗表面后干燥。

27、本发明提供一种镁合金表面亮白色陶瓷膜，由上述镁合金表面亮白色陶瓷膜的制备方法制备得到。

28、优选的，所述镁合金表面亮白色陶瓷膜的厚度为15μm-35μm。

29、本发明还提供一种上述镁合金表面亮白色陶瓷膜的制备方法在az31b镁合金表面制备亮白色陶瓷膜中的应用。

30、本发明提供的镁合金表面亮白色陶瓷膜，当制备在az31b镁合金表面时，其亮白色陶瓷膜的表面致密且光滑、孔径小，具有优异的硬度和耐腐蚀性能。

技术特征：

1.一种镁合金表面亮白色陶瓷膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的镁合金表面亮白色陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述双极性脉冲恒流微弧氧化的电参数为：电流密度为5a/dm2-7a/dm2，电源使用频率为1300hz-1600hz，占空比为35％-50％。

3.如权利要求2所述的镁合金表面亮白色陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述双极性脉冲恒流微弧氧化的氧化时间为10min-15min。

4.如权利要求1所述的镁合金表面亮白色陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述偏铝酸钠的质量浓度为5g/l-15g/l；和/或

5.如权利要求1或4所述的镁合金表面亮白色陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述双极性脉冲恒流微弧氧化过程中的阴极为不锈钢；和/或

6.如权利要求1所述的镁合金表面亮白色陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述预处理镁合金的制备步骤为：将所述镁合金用砂纸打磨，再经抛光、清洗、干燥，得预处理镁合金。

7.如权利要求6所述的镁合金表面亮白色陶瓷膜的制备方法，其特征在于，所述打磨时使用的砂纸的规格依次为240#、360#、600#、1000#和1500#。

8.一种镁合金表面亮白色陶瓷膜，其特征在于，由权利要求1-7任一项所述的镁合金表面亮白色陶瓷膜的制备方法制备得到。

9.如权利要求8所述的镁合金表面亮白色陶瓷膜，其特征在于，所述镁合金表面亮白色陶瓷膜的厚度为15μm-35μm。

10.权利要求1-7所述的镁合金表面亮白色陶瓷膜的制备方法在az31b镁合金表面制备亮白色陶瓷膜中的应用。

技术总结
本发明属于镁合金表面处理技术领域，具体公开一种镁合金表面亮白色陶瓷膜及其制备方法和应用。本发明提供的镁合金表面亮白色陶瓷膜的制备方法，包括如下步骤：以预处理镁合金作为阳极，于电解液中采用双极性脉冲恒流微弧氧化所述预处理镁合金，得带有亮白色陶瓷膜的镁合金；其中，所述电解液包括偏铝酸钠、强碱、氟化钠、钛酸钾、锡酸钠、三乙醇胺和水。本发明通过选择偏铝酸钠、强碱、氟化钠、钛酸钾、锡酸钠和三乙醇胺作为电解液，并结合双极性脉冲恒流微弧氧化工艺，使镁合金表面制备的陶瓷膜呈现亮白色，还极大地提高了陶瓷膜的硬度和耐腐蚀性能。

技术研发人员：汪殿龙,祝海涛,孙金峰,李延安,李建辉
受保护的技术使用者：河北科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11