含有纳米氮化硼镁合金微弧氧化的电解液及其制备方法和镁合金微弧氧化方法技术

本发明专利技术提供了一种含有纳米氮化硼镁合金微弧氧化的电解液及其制备方法和镁合金微弧氧化方法，涉及电解液技术领域，包括以下组分：氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠、钨酸钠、四硼酸钠、酒石酸钠和氮化硼。本发明专利技术提供了一种含有纳米氮化硼镁合金微弧氧化的电解液，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。

Electrolyte Containing Nano-Boron Nitride Magnesium Alloy Micro-arc Oxidation and Its Preparation Method and Micro-arc Oxidation Method of Magnesium Alloy

The invention provides an electrolyte containing nano-boron nitride magnesium alloy micro-arc oxidation, a preparation method thereof and a method for micro-arc oxidation of magnesium alloy, which relates to the technical field of electrolyte, including the following components: sodium hydroxide, sodium silicate, sodium carbonate, sodium tungstate, sodium tetraborate, sodium tartrate and boron nitride. The invention provides an electrolyte containing nano-boron nitride magnesium alloy micro-arc oxidation. The electrolyte has no harmful elements such as Cr, P and F, meets the environmental protection requirements and does not cause environmental pollution.

【技术实现步骤摘要】
含有纳米氮化硼镁合金微弧氧化的电解液及其制备方法和镁合金微弧氧化方法
本专利技术涉及电解液
，具体而言，涉及一种含有纳米氮化硼镁合金微弧氧化的电解液及其制备方法和镁合金微弧氧化方法。
技术介绍
镁及镁合金具有低密度、高比强度和比刚度、优良的电磁屏蔽性和阻尼减震性能等，在汽车、航空、电子产业中得到了广泛的应用。近年来，虽然在镁合金开发上已经取得了可喜的进展，但镁合金在实际应用中还有很多问题亟待解决。镁在实用金属中电位最负，标准电极电位为-2.37V。当镁合金中含有某些金属杂质元素时，会引起电化学腐蚀。另外，镁极易被氧化，空气中就能在表面自发生成一层氧化膜。该氧化膜疏松多孔，在潮湿、酸性、中性介质中极易被腐蚀。因此，镁合金的腐蚀问题，已成为镁合金进一步广泛应用的“瓶颈”。提高镁合金耐蚀性的有效途径之一是在镁基体表面提供一层耐蚀的表面层作为腐蚀屏障，对基体形成有效保护。实践中常用的镁合金表面处理技术主要有微弧氧化、化学转化膜、化学镀、电镀及有机涂层。其中微弧氧化可在镁合金表面上生成耐蚀性及耐磨性能优良的陶瓷薄膜。与其他同类技术比较，工艺简单，操作方便，获得的膜层综合性能优异，是目前最为重要的镁合金表面防护技术。微弧氧化技术由传统的阳极氧化技术发展而来，突破了传统阳极氧化技术的电压限制，将工作区域提升到高电压区域，大大提高了氧化膜的致密性和耐磨性。现有微弧氧化技术使用的电解液大都采用Cr6+，磷酸盐及氟化物，其主要原因是六价铬盐、磷酸盐及氟化物均为镁的钝化剂。但是上述含Cr，P和F等有害元素的电解液对环境及人类健康有着不同程度的危害，不符合可持续发展的要求。因此，开发无铬、无磷、无氟的微弧氧化电极液配方及相应的技术工艺，已成为现今镁合金微弧氧化研究的重点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含有纳米氮化硼镁合金微弧氧化的电解液。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，并且电解液无Cr，P和F等有害元素，满足环保要求，不会造成环境污染。本专利技术的另一目的在于提供一种含有纳米氮化硼镁合金微弧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氮化硼镁合金微弧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微弧氧化方法。通过该微弧氧化方法能在微弧氧化电解液中进行纳米氮化硼的恒流微弧氧化。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氮化硼镁合金微弧氧化的电解液，其包括以下组分：氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠、钨酸钠、四硼酸钠、酒石酸钠和氮化硼。在本专利技术较佳的实施例中，上述电解液包括：氢氧化钠10-75g/L、硅酸钠20-60g/L、钨酸钠3-10g/L、四硼酸钠20-60g/L和酒石酸钠2-10g/L。在本专利技术较佳的实施例中，上述氮化硼的平均粒径为40-600nm；优选氮化硼的平均粒径为50-200nm。氮化硼平均粒径在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，上述氮化硼为改性氮化硼，改性氮化硼通过如下方式制得：采用氮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，改性氮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氮化硼进行改性，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，上述氮化硼原料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，上述表面改性处理的条件为：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、硅酸钠、碳酸钠、钨酸钠、四硼酸钠、酒石酸钠和氮化硼与水混合。另一方面，本专利技术提供了一种镁合金微弧氧化方法，其包括如下步骤：镁合金微弧氧化步骤：将作为阳极的镁合金浸入如上所述的含有纳米氮化硼镁合金微弧氧化的电解液中进行恒流微弧氧化。本专利技术在镁合金表面制备镁合金微弧氧化膜，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，进行恒流微弧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氮化硼镁合金微弧氧化的电解液无Cr，P和F等有害元素，为镁合金微弧氧化环保型、无公害的工业化方向提供了应用基础。通过含有纳米氮化硼镁合金微弧氧化的电解液的制备方法制备出的含有纳米氮化硼镁合金微弧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微弧氧化方法，本专利技术在镁合金表面制备镁合金微弧氧化膜，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氮化硼镁合金微弧氧化电解液包括：NaOH：15g/L，Na2SiO2：55g/L，Na2CO3：5g/L，Na2WO4：4g/L，Na2B4O7：30g/L，酒石酸钠：10g/L和氮化硼：3g/L。本实施例的电解液的制备方法如下：取平均粒径为50nm的氮化硼原料，将其置于含有质量分数1.5％的十二烷基硫酸钠、2％的十二烷基磺酸钠和1％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4h，溶液温度为40℃，氮化硼原料与上述水溶液的质量比为1:130。按上述配比，将氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠、钨酸钠、四硼酸钠、酒石酸钠和改性后的氮化硼与水配成电解液。采用本实施例的电解液进行镁合金微弧氧化方法如下：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.镁合金微弧氧化：将镁合金试样在上述电解液中进行微弧氧化。以不锈钢为阴极，镁合金为阳极，在转速为800rpm的搅拌条件下，恒流微弧氧化，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16.9μm，粗糙度为0.968μm。检测实验：将未经微弧氧化的镁合金和经过微弧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：未经微弧氧化的镁合金腐蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有纳米氮化硼镁合金微弧氧化的电解液，其特征在于，其包括以下组分：氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠、钨酸钠、四硼酸钠、酒石酸钠和氮化硼。

【技术特征摘要】
1.一种含有纳米氮化硼镁合金微弧氧化的电解液，其特征在于，其包括以下组分：氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠、钨酸钠、四硼酸钠、酒石酸钠和氮化硼。2.根据权利要求1所述的含有纳米氮化硼镁合金微弧氧化的电解液，其特征在于，所述电解液包括：氢氧化钠10-75g/L、硅酸钠20-60g/L、钨酸钠3-10g/L、四硼酸钠20-60g/L和酒石酸钠2-10g/L。3.据权利要求1所述的含有纳米氮化硼镁合金微弧氧化的电解液，其特征在于，所述氮化硼为改性氮化硼，所述改性氮化硼通过如下方式制得：采用氮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，所述改性氮化硼在所述电解液中的浓度为1-8g/L。4.根据权利要求1所述的含有纳米氮化硼镁合金微弧氧化的电解液，其特征在于，所述氮化硼的平均粒径为40-600nm；优选的，所述氮化硼的平均粒径为50-200nm。5.根据权利要求3所述的含有纳米氮化硼镁合金微弧氧化的电解液，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