含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化电解液及其制备方法和镁合金阳极氧化方法技术

本发明专利技术提供了一种含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化的电解液及其制备方法和镁合金阳极氧化方法，涉及电解液技术领域，包括氢氧化钠、铝酸钠、碳酸钠、四硼酸钠、柠檬酸钠和碳化硼。本发明专利技术提供了含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化的电解液及其制备方法，上述电解液无Cr，P和F等有害元素，满足环保要求，不会造成环境污染。

Anodizing electrolyte of magnesium alloy containing nano-boron carbide and its preparation method and anodizing method of magnesium alloy

The invention provides an electrolyte containing nano-boron carbide magnesium alloy anodizing, a preparation method thereof and a magnesium alloy anodizing method, which relates to the technical field of electrolyte, including sodium hydroxide, sodium aluminate, sodium carbonate, sodium tetraborate, sodium citrate and boron carbide. The invention provides an electrolyte containing nano-boron carbide magnesium alloy anodic oxidation and a preparation method thereof. The electrolyte has no harmful elements such as Cr, P and F, meets the requirements of environmental protection and does not cause environmental pollution.

【技术实现步骤摘要】
含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化电解液及其制备方法和镁合金阳极氧化方法
本专利技术涉及电解液
，具体而言，涉及含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化的电解液及其制备方法和镁合金阳极氧化方法。
技术介绍
镁合金由于低密度，高强度重量比和优异的尺寸稳定性，已广泛用于电子和汽车工业。镁合金的耐蚀性是常用金属结构材料中最低的，易发生电偶腐蚀，这些成为限制镁合金应用的关键问题。当前，研究较多的镁合金表面处理技术主要有微弧氧化、阳极氧化、化学转化、金属镀层、有机涂层等。其中，阳极氧化尤其受到人们的青睐，因为阳极氧化不仅可以制备膜厚较厚、附着力好且耐蚀性能佳的氧化膜，并且该氧化膜可以作为其他表面处理技术的底层，配合其他表面处理技术保护镁合金基体。目前，工业生产中所用镁合金表面处理的电解质溶液主要分为两类。第一类为以含Cr化合物为主要成分的电解液，如DOW17等传统工艺；第二类为以磷酸盐或氟化物为主要成分的电解液，如HAE等工艺。上述电解质溶液中大都含有Cr，P和F等有害元素，对环境污染严重，废液的处理成本高，不符合可持续发展的要求。因此，无Cr，P和F等有害元素的环保型电解液及其工艺成为现今镁合金阳极氧化研究的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化的电解液。采用该电解液可在镁合金表面生成氧化膜。且氧化膜的微孔分布均匀、粗糙度小、耐蚀性好、显微硬度高。本专利技术的另一目的在于提供一种含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化的电解液的制备方法。通过该制备方法制备出的含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化的电解液能在镁合金表面生成耐蚀性能优良的氧化膜。本专利技术的另一目的在于提供一种镁合金阳极氧化方法。通过该阳极氧化方法能在含有碳化硼阳极氧化电解液中进行镁合金的恒流阳极氧化。本专利技术是这样实现的：一方面，本专利技术提供了一种含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化的电解液，其包括以下组分：氢氧化钠、铝酸钠、碳酸钠、四硼酸钠、柠檬酸钠和碳化硼。在本专利技术较佳的实施例中，上述电解液包括：氢氧化钠10-70g/L，铝酸钠20-60g/L，碳酸钠5-25g/L，四硼酸钠20-70g/L，柠檬酸钠3-10g/L。在本专利技术较佳的实施例中，上述碳化硼的平均粒径为40-600nm，优选碳化硼的平均粒径为50-200nm。碳化硼平均粒径在50-200nm范围内所产生的氧化膜耐蚀性和耐磨性能最佳。在本专利技术较佳的实施例中，上述碳化硼为改性碳化硼，改性碳化硼通过如下方式制得：采用碳化硼原料在含阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的改性溶液中进行表面改性处理后制得；优选的，改性碳化硼在电解液中的浓度为1-8g/L。在本专利技术较佳的实施例中，上述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠或其组合，非离子表面活性剂为OP-10。采用不同的阴离子表面活性剂配方与非离子表面活性剂组合对碳化硼进行改性，所制得的氧化膜厚度不同，耐蚀性不同。在本专利技术较佳的实施例中，上述阴离子表面活性剂在改性溶液中的质量分数为3-5％，非离子表面活性剂在改性溶液中的质量分数为1-3％。在本专利技术较佳的实施例中，上述碳化硼与改性溶液的质量比为1:80-1:200。在本专利技术较佳的实施例中，上述阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的表面改性处理条件为：时间为2-4h，温度为40-50℃。不同的表面改性处理时间和处理温度，所制得的电解液不同，在镁合金表面生成的氧化膜厚度不同，耐蚀性能不同。另一方面，本专利技术提供了一种制备电解液的方法，其包括：将氢氧化钠、铝酸钠、碳酸钠、四硼酸钠、柠檬酸钠和碳化硼与水混合。另一方面，本专利技术提供了一种镁合金阳极氧化方法，其包括如下步骤：镁合金阳极氧化步骤：将作为阳极的镁合金浸入如上所述的含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化的电解液中进行恒流阳极氧化，本专利技术在镁合金表面制备镁合金阳极氧化膜，该镁合金氧化膜光滑、致密、附着力强、耐蚀性能优良。在本专利技术较佳的实施例中，进行恒流阳极氧化所用的电源为脉冲电源。在本专利技术较佳的实施例中，电流密度为1A/dm2-5A/dm2，频率范围为100Hz-500Hz，占空比为10％-30％。本专利技术的有益效果是：本专利技术所提供的一种含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化的电解液无Cr，P和F等有害元素，为镁合金阳极氧化环保型、无公害的工业化方向提供了应用基础。通过含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化的电解液的制备方法制备出的含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化的电解液能在镁合金表面生成耐蚀性能优良的氧化膜。此外，本专利技术还提供了一种镁合金阳极氧化方法，本专利技术在镁合金表面制备镁合金阳极氧化膜，该镁合金氧化膜光滑、致密、附着力强、耐蚀性能优良。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1本实施例提供的含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化电解液包括：NaOH：20g/L，Na2AlO2：30g/L，Na2CO3：10g/L，Na2B4O7：60g/L，柠檬酸钠：3g/L和碳化硼：3g/L。本实施例的电解液的制备方法如下：碳化硼的平均粒径为50nm，在含有质量分数2％的十二烷基硫酸钠、2％的十二烷基磺酸钠和2％的OP-10水溶液中进行表面改性处理。具体的处理条件为：时间为3h，温度为45℃，碳化硼与上述阴离子和非离子表面活性剂处理液溶液的质量比为1:120。将氢氧化钠、铝酸钠、碳酸钠、四硼酸钠、柠檬酸钠和改性后的碳化硼与水配成阳极氧化电解液。采用本实施例的电解液进行镁合金阳极氧化方法如下：1.板材预处理：样品为AZ31镁合金板材，将镁合金板材制成试样用喷砂、砂纸或机械打磨，除去镁合金板材表面的毛刺、氧化物、脱膜剂、切削油等异物，减小镁合金板材表面的粗糙度；打磨结束后依次进行蒸馏水清洗、丙酮超声清洗、蒸馏水清洗、吹干，得到镁合金试样，备用。2.镁合金阳极氧化：将镁合金试样在上述电解液中进行阳极氧化。以不锈钢为阴极，镁合金为阳极，在转速为800rpm的搅拌条件下，恒流阳极氧化，电解液温度控制在25℃，时间为15min。所用电源为脉冲电源，其脉冲频率和占空比连续可调，电流密度为1A/dm2，频率500Hz，占空比为10％。制备的氧化膜膜层厚度为15.4μm，粗糙度为0.788μm。检测实验：将未经阳极氧化的镁合金和经过阳极氧化处理的镁合金在3.5％的氯化钠溶液中做Tafel极化曲线进行腐蚀评价，结果可得：未经阳极氧化的镁合金腐蚀电位为-1.548V，自腐蚀电流密度为4.169×10-5A/cm2，经过阳极氧化处理的镁合金腐蚀电位为-1.265V，腐蚀电位正移了0.283V，自腐蚀电流密度为4.258×10-7A/cm2。实施例2本实施例提供的含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化电解液包括：NaOH：65g/L，Na2AlO2：25g/L，Na2CO3：5g/L，Na2B4O7：20g/L，柠檬酸钠：9g/L和碳化硼：7.5g/L。本实施例的电解液的制备方法如下：碳化硼的平均粒径为100nm，在含有质量分数3％的十二烷基硫酸钠和1％的OP-10水溶液中进行表面改本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化的电解液，其特征在于，其包括以下组分：氢氧化钠、铝酸钠、碳酸钠、四硼酸钠、柠檬酸钠和碳化硼。

【技术特征摘要】
1.一种含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化的电解液，其特征在于，其包括以下组分：氢氧化钠、铝酸钠、碳酸钠、四硼酸钠、柠檬酸钠和碳化硼。2.根据权利要求1所述的含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化的电解液，其特征在于，所述电解液包括：氢氧化钠10-70g/L，铝酸钠20-60g/L，碳酸钠5-25g/L，四硼酸钠20-70g/L和柠檬酸钠3-10g/L。3.据权利要求1所述的含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化的电解液，其特征在于，所述碳化硼为改性碳化硼，所述改性碳化硼通过如下方式制得：采用碳化硼原料在含阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂的改性溶液中进行表面改性处理后制得；优选的，所述改性碳化硼在所述电解液中的浓度为1-8g/L。4.根据权利要求1所述的含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化的电解液，其特征在于，所述碳化硼的平均粒径为40-600nm；优选的，所述碳化硼的平均粒径为50-200nm。5.根据权利要求3所述的含有纳米碳化硼镁合金阳极氧化的电解液，其特征在于，所述阴离子表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：屠晓华，李加友，缪程平，张洋，徐雅玲，于建兴，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33