镁制品的电化学二步镀覆法制造技术

揭示了一种涂覆镁和它的合金的二步方法。第一步包括在第一无硅酸盐电化学溶液中浸渍镁工作物，通过控制一定电流强度在含预处理制品的阳极与也与电解溶液接触的阴极之间产生一增大的电位差。接着，此制品浸渍于ｐＨ至少约为１１的电解水溶液中作类似处理，此方法产生了具有增进抗磨损性和抗腐蚀性的优良涂层。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及在镁合金上形成一无机涂层的方法，具体的是涉及一个两步方法的工艺，其第一步在有氢氧化物和氟化物的浴中进行电化学处理，第二步在有氢氧化物，氟化物和硅酸盐的浴中进行电化学处理。镁在结构上的应用发展很快，镁通常是与铝、锰、钍、锂、锡、锆、锌和稀土金属或其它合金或以上这些的组合物组成合金，以增强它的结构性能。如要求强度与重量的比值高的话，就经常使用这种镁合金。合适的镁合金在温度升高的情况下也能够提供超轻金属的强度与重量的最高比值。另外，与稀土或钍的合金在达315℃且更高时，仍可维持显著的强度。同时结构用的镁合金可通过许多惯用的方法，包括铆接和螺栓连接，电弧和电阻焊接，炖，软钎焊和胶接来组合。含镁特品能用于航空和航天工业、军事设备、电子仪器，汽车部件和部分、手工工具和在材料处理上。尽管镁及其合金在一定数量的化学物质存在下表现出良好稳定性，但有必要进一步地保护金属，特别是在酸性环境和盐水场合中。所以，尤其在航海作业中，有必要给金属提供一涂层以使之不受腐蚀。已经有许多类型的用于镁的涂层被研制与使用，最普通的涂层是化学处理或用作油漆基础的提供某些抗腐蚀性的转化涂层。用于镁表面转化的方法可以是化学方法，也可以是电化学方法。铬酸盐膜是用于镁合金的最普通的表面处理。这些水合胶状结构的多种铬酸盐膜提供了一个良好涂料基材的表面，但抗腐蚀性能却很有限。镁合金的阳极化是一个供选择的提供保护涂层的电化学方法。-->已被商业运用的低压阳极方法至少有两种：Dow17和HAE，但这些处理所提供的抗腐蚀性是有限的。Dow17法用有急性毒性的重铬酸钾，它是一种铬（Ⅵ）化合物，须严格控制。尽管HAE阳极方法中的关键成份是高锰酸钾，为了得到可接受的抗腐蚀性，有必要与重铬酸密封剂一起使用此膜。所以在这两种情况下，在整个过程中为了得到一令人满意的抗腐蚀涂层，有必要使用铬（Ⅵ）。此铬（Ⅵ）的使用意味着须从这些工艺中排入废物，这是一个重要的难题。就在最近，金属和陶瓷状涂层已被研制出来，这些涂层可通过非电和电化学方法制成。在此技术中，在涂层形成时在配方中用化学还原剂可在镁和镁合金上采用非电沉积镍是已知的。但是此方法导致了产生大量被危险重金属沾污的废水，这些废水必须在排放前进行处理。电化学涂覆方法可用于产生金属和非金属涂层，但金属涂覆法同样要遭受大量重金属污染废水产生的问题。已研制的非金属涂覆法部分地克服了废水中的重金属污染问题。Kozak，美国专利4，184，926揭示了在镁和它的合金上形成一抗腐蚀涂层的二步方法。第一步是在约室温下，用氢氟酸酸性化学浸渍或处理镁工作物使在金属表面的形成氟-镁层，第二步是在一含有碱金属硅酸盐和碱金属氢氧化物的溶液中用电化学涂覆工作物。通过电极的电压约需150-300伏，浴中保持电流密度在约50-200mA/cm2。此法第一步是直接的进行酸浸步骤，同时第二步在不含氟原料的电化学浴中进行。此法的试验表明抗腐蚀性和涂层完整性有待提高。Kozak，美国专利4，620，904揭示了用一含碱金属硅酸盐、碱金属氢氧化物和氟化物的电解浴中进行镁制品涂覆的一步法。此浴被保持温度约5-701/2C，约12-14pH值，电化学涂覆在150-400伏的电压下进行。此方法的试验也表明抗腐蚀性需要提高。-->立足于现有技术的启发，需要有一种含镁制品的涂覆方法，它能产生一种有改进抗腐蚀性的均一涂层。另外，也需一种有较低的设备要求，并且不产生重金属污染废水的更为经济的涂覆方法。本专利技术涉及含镁制品的涂覆方法。此制品首先放入含约3-10g/l的氢氧化物和约5-30g/l的氟化物、pH值至少为约11的无硅酸盐电解水溶液中浸渍。通过控制电流密度在约10-200mA/cm2，在含预处理的制品的阳极和同样与电解液接触的阴极之间形成了一增大的电压差。此预处理步骤净化了制品并产生了在制品表面含氧化镁、氟化镁、氧氟化镁、或它们的混和物的基本连续的基涂层。接着，此制品在pH值至少约为11的电解水溶液中浸渍，此溶液是由含水溶性氢氧化物、水溶性氟化物原料和水溶性硅酸盐的成份制备，它们的加入量分别为：每升溶液中约2-15g/l的氢氧化物，约2-14g/l的氟化物和约5-40g/l的硅酸盐。仍在约5-100mA/cm2的电流密度控制下，在含有预处理制品的阳极和也与电解溶液接触的阳极之间建立一至少为150伏特的增大的电压差，以产生火花放电。通过此方法在基本涂层上形成了含有氧化硅的涂层。在一个优选实施例中，使用一金波整流交流电源。在本说明书与权利要求书中所用的术语“含镁制品”包括镁金属和主要含有镁的合金。附图简要说明图1显示了本专利技术涂覆含镁制品的横截面图。图2是本专利技术的方块图。图3是本专利技术电化学方法的图。图4是本专利技术中通过含镁基体和涂层横截面的扫描电子显微照相。图1显示了用本专利技术涂覆的含镁制品表面的横截面。含镁制品-->10被含氧化镁、氟化镁、氟氧化镁或它们的混和物的第一无机层12和含氧化硅的第二无机层14所表示。层12和14结合在含镁制品表面形成一抗腐蚀涂层。图2描述了制造这些涂覆制品所用的步骤。一块未经处理的制品20首先在第一电化学浴22中处理，使在制品26上净化并形成含氧化镁、氟化镁、氟氧化镁或它们的混合物且不含硅化物的涂层。制品被送入图3所示的第一电化学涂覆过程。在第一个电化学步骤中，第一电化学浴22中放有约含3-10g/l的水溶性氢氧化物和约5-30g/l的水溶性氟化物的电解水溶液。优选的氢氧化物包括碱金属氢氧化物和氢氧化铵，较好的氢氧化物是碱金属氢氧化物，最好是氢氧化钾。水溶性氟化物可以是氟化物比如一碱金属氟化物、氟化铵、氟化氢铵和氟化氢。较好的氟化物包括碱金属氟化物、氟化氢或它们的混合物，最好是含氟化钾的氟化物。电解水溶液的组成范围如下表Ⅰ所示。表Ⅰ成份    好的    更好的    最好的氢氧化物    3-10    5-8    5-6(g/l)氟化物    5-30    10-20    12-15(g/l)在第一和第二电化学步骤中，制品30在一电化学浴42中浸渍作为阳极，含电化学浴42的容器32可用作阴极，或者一分开的阴极浸渍于浴42中。阳极可通过电闸34与整流器36连接，而容器32可直接与整流器36相连接。整流器36对电压源38的电压进行整流以给电化学浴提供直流电源。为了控制电化学组合物的目的，整流器36和电闸34可与微处理控制器40相连接。整流器提供了一脉冲-->直流信号，在一优选实施例中，最先控制电压线性增大直至得到所要求的电流密度。电化学沉积过程的条件最好如下表Ⅱ所示：成份    好的    较好的    最好的pH    ≥11    12～13    12.5-13温度(1/2c)    5-30    10-25    15-20时间(分)    达8    2-6    2-3电流密度    10-200    20-100    40-60含镁制品在第一电化学浴中保持一段时间以足以净化制品表面的杂质并在含镁制品表面形成基础层。这导致了产生基本连续的第一层或基础层涂覆的含镁制品，此基础层中含氧化镁、氟化镁、氟氧化镁或它们的混和物。过于缩短在电化学浴中的停留时间会导致第一层的不充分形成和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在含镁制品上形成改进的耐腐蚀性涂层的方法，其特征在于：（ａ）把制品放入ＰＨ值至少约为１１的第一无硅酸盐电解水溶液中，此溶液含有：（ｉ）约３－１０ｇ／ｌ的水溶性氢氧化物；和（ｉｉ）约５－３０ｇ／ｌ的水溶性氧化物；（ｂ）提供约１０－２００ｍＡ／ｃｍ↑［２］的电流密度，以在含有制品的第一阳极和电解溶液中的第一阴极之间产生至少达约１８０Ｖ的增大的电压差，使在制品的表面形成一基本连续的第一层，此层含有氟化物、氧化物、氟氧化物或它们的混合物以形成预处理的制品；（ｃ）把预处理制品放入ＰＨ至少约为１１的第二电解水溶液中，此溶液含有由含（ｉ）约２－１５ｇ／ｌ的水溶性氢氧化物；（ｉｉ）约２－１４ｇ／ｌ的水溶性氟源；和（ｉｉｉ）约５０－４０ｇ／ｌ的碱金属硅酸盐；的成份制备的溶液；（ｄ）提供约５－１００ｍＡ／ｃｍ↑［２］的电流密度使在产生火花放电的条件下，在包括预处理制品的第二阳极与在电解水溶液中的第二阴极之间产生至少１５０Ｖ的电压差；这样在制品上形成氧化硅涂层和含氧化镁涂层。

【技术特征摘要】
US 1991-7-15 729,6121、一种在含镁制品上形成改进的耐腐蚀性涂层的方法，其特征在于：(a)把制品放入pH值至少约为11的第一无硅酸盐电解水溶液中，此溶液含有：(ⅰ)约3-10g/l的水溶性氢氧化物；和(ⅱ)约5-30g/l的水溶性氧化物；(b)提供约10-200mA/cm2的电流密度，以在含有制品的第一阳极和电解溶液中的第一阴极之间产生至少达约180V的增大的电压差，使在制品的表面形成一基本连续的第一层，此层含有氟化物、氧化物、氟氧化物或它们的混合物以形成预处理的制品；(c)把预处理制品放入pH至少约为11的第二电解水溶液中，此溶液含有由含(ⅰ)约2-15g/l的水溶性氢氧化物；(ⅱ)约2-14g/l的水溶性氟源；和(ⅲ)约50-40g/l的碱金属硅酸盐；的成份制备的溶液；(d)提供约5-100mA/cm2的电流密度使在产生火花放电的条件下，在包括预处理制品的第二阳极与在电解水溶液中的第二阴极之间产生至少150V的电压差；这样在制品上形成氧化硅涂层和含氧化镁涂层。2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤中的氢氧化物包括一碱金属氢氧化物。3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（a）的氟化物是从氟化钠、氟化钾、氢氟酸、氟化锂和它们的混和物中选出的。4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一溶液的温度约5-30  1/2C。5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，把第一阳极和阴极与第一电源相连。6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，第一电源是全波整流的交流电源。7、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（c）的氟化物源包括碱金属氢氧化物。8、如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（c）的氟源是从碱金属氟化物、碱金属氟硅酸盐、氢氟化物和它们的混和物中选出的。9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤（c）的氟化物是从氟化钠，氟化钾、氢氟酸、氟化锂和它们的混和物中选出的。10、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的步骤（c）的氟硅酸盐是从氟硅酸钾、氟硅酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜安E巴泰克，布赖恩E勒米厄，厄R伍尔西，
申请(专利权)人：技术应用集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]