一种镀铝钢材表面耐蚀微弧氧化膜层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种镀铝钢材表面耐蚀微弧氧化膜层的制备方法及其应用。制备方法包括：配制电解液：将六偏磷酸钠、硅酸钠、钨酸钠、乙二胺四乙酸二钠、二氧化铈、三氧化二钇溶于水中，得到电解液；微弧氧化处理：将电解液置于电解槽中连接阴极，将镀铝钢材连接阳极，电解氧化处理，得到镀铝钢材微弧氧化膜层。本发明专利技术采用微弧氧化镀膜技术，在电解液中加入两种稀土元素铈和钇，可阻碍阴极反应的进行，阳极形成含铈、钇的金属氧化膜，使所生成的表面氧化膜层变得光滑致密，氧化膜层具有更低的自腐蚀电流密度，耐腐蚀性明显增强，可以更好的保护钢材基体。

【技术实现步骤摘要】
一种镀铝钢材表面耐蚀微弧氧化膜层及其制备方法和应用
本专利技术涉及微弧氧化
，更具体地，涉及专利技术一种镀铝钢材表面耐蚀微弧氧化膜层及其制备方法和应用。
技术介绍
为了防止电力系统中钢铁部件的腐蚀失效对电网造成危害，保证地方供电的稳定性，必须提高其耐蚀性能。多年来，为了减轻钢铁材料的腐蚀，人们进行了大量的研发工作，采用表面工程技术实施于材料表面改性已成为研发者最为关注的领域，成为延长钢铁零部件使用寿命的重要方法。微弧氧化处理又称微等离子体氧化或阳极火花沉积。相比于传统的化学氧化处理、阳极氧化处理，该方法工艺简单、生产效率高、对环境影响较小；同时，微弧氧化膜在弧光放电产生的高温高压下形成，相比于化学氧化处理和阳极氧化处理形成的氧化膜，其硬度更高、耐磨性更好、耐蚀性也更佳。目前，随着微弧氧化技术的发展，在铝、镁、钛等阀金属及其合金的表面处理中得到越来越多的运用，膜层的性能也日益提高。然而对于使用量最大、应用最广泛的钢铁，微弧氧化却很难得到应用，主要原因在于钢铁表面通过微弧氧化生产的氧化物不能保护基体。WenbinYang采用硅酸钠与磷酸二氢钠结合的复合电解液体系，并加入了铝纳米颗粒，在Q235钢表面通过微弧氧化直接生成了氧化膜保护层，尽管该电解液引入的铝纳米颗粒对微弧氧化膜有一定的封孔作用，但由于膜层中含有较多的氧化铁，所以该膜层的耐腐蚀性能仍然很有限(WenbinYang,WeiminLiu,ZhenjunPeng,etal.CharacterizationofplasmaelectrolyticoxidationcoatingonlowcarbonsteelpreparedfromsilicateelectrolytewithAlnanoparticles.CeramicsInternational,2017,43:16851-16858.)。现有技术CN108193246A公开了一种钢材表面微弧氧化方法，该方法采用了铝钢熔-钎焊方法先在钢铁基体表面焊接一层高结合强度的铝层，再利用微弧氧化技术获得陶瓷层，以解决钢材表面直接镀膜不牢固的问题，其所解决的是镀膜层与钢材表面的结合问题，并不涉及相关钢铁表面镀膜层对基体耐腐蚀性能的提升。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是克服现有的在钢铁表面直接微弧氧化产生的氧化膜不能很好地保护基体的缺陷和不足，进而提供一种镀铝钢材表面耐蚀微弧氧化膜层。本专利技术的另一目的是提供一种镀铝钢材表面耐蚀微弧氧化膜层的制备方法。本专利技术的再一目的是提供一种镀铝钢材的制备方法。本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：S1.配制电解液：取六偏磷酸钠、硅酸钠、钨酸钠、乙二胺四乙酸二钠、二氧化铈、三氧化二钇，溶于水中，搅拌均匀，得到电解液；S2.微弧氧化处理：将电解液置于电解槽中连接阴极，将镀铝钢材连接阳极，电解氧化处理，得到镀铝钢材微弧氧化膜层。本专利技术的镀铝钢材表面耐蚀微弧氧化膜层的制备方法，采用微弧氧化镀膜技术，在电解液中加入两种稀土元素铈和钇后，所成氧化膜层具有更低的自腐蚀电流密度，耐腐蚀性明显增强。优选地，S2所述二氧化铈的浓度为1.2～1.8g/L，三氧化二钇的浓度为1.2～1.8g/L。一定浓度的二氧化铈和三氧化二钇，可阻碍阴极反应的进行，同时在阳极微弧氧化过程中通过弧光放电形成含铈、钇的金属氧化膜，使所生成的表面氧化膜层变得光滑致密，使所得微弧氧化膜层的耐蚀性得以提高。进一步优选地，S2所述二氧化铈的浓度为1.5g/L，三氧化二钇的浓度为1.5g/L。优选地，S2所述六偏磷酸钠的浓度为5～7g/L，硅酸钠的浓度为5～7g/L，钨酸钠的浓度为2～4g/L，乙二胺四乙酸二钠的浓度为0.8～1.0g/L。在所述浓度范围的钠盐配制的电解液具有更好的均一性，电导率更高。优选地，S3所述恒流电解的电流密度8～12A/dm3。电流密度过高会引起电解液发热，从而影响溶液的均一性，导致镀膜不均匀，电流密度过低镀膜形成慢，效率不高。优选地，S3所述电解模式为恒流电解。恒定的电流密度使微弧氧化过程平稳进行，不会产生电解液的扰动，从而使制膜更加均匀。优选地，S3所述电解液温度为20℃～40℃。电解液温度过高同样影响溶液的均一性，导致镀膜不均匀，同时有安全隐患，温度过低会增加电能消耗。优选地，S3所述微弧氧化时间为30～45min。所述氧化时间足以形成足够厚度的微弧氧化膜，时间过长引起电能过度消耗，时间过短成膜过薄。一种镀铝钢材表面耐蚀微弧氧化膜层制备方法制备得到的耐蚀膜层也在本专利技术的保护范围之内。一种上述制备方法在镀铝钢材表面制备耐蚀微弧氧化膜层后得到的新型镀膜钢材也在本专利技术的保护范围之内。与现有技术相比本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种镀铝钢材表面微弧氧化膜层的制备方法，采用微弧氧化镀膜技术，在电解液中加入两种稀土元素铈和钇，可阻碍阴极反应的进行，在阳极形成含铈、钇的金属氧化膜，同时还可以使所生成的表面氧化膜层变得光滑致密，所成氧化膜层具有更低的自腐蚀电流密度，自腐蚀电流密度低至10-7A·cm-2，耐腐蚀性明显增强，可以更好的保护钢材基体。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非另有说明，本专利技术实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。实施例1一种镀铝钢材表面耐蚀微弧氧化膜层的制备方法，具体包括如下步骤：S1.镀铝钢材预处理：将镀铝钢材置于丙酮中进行超声清洗，清洗时间为5min，然后置于恒温干燥箱中烘干待用，干燥温度75℃，干燥时间1h；S2.配制电解液：电解液由六偏磷酸钠、硅酸钠、钨酸钠、乙二胺四乙酸二钠、二氧化铈、三氧化二钇和蒸馏水配制而成，其中六偏磷酸钠浓度5g/L、硅酸钠浓度5g/L、钨酸钠浓度4g/L、乙二胺四乙酸二钠浓度1.0g/L、二氧化铈浓度1.8g/L、三氧化二钇浓度1.2g/L，在室温下采用机械搅拌机进行搅拌，搅拌速度为1000rpm，时间为15min；S3.微弧氧化处理：用铝制夹具夹持工件使工件完全浸入上述电解液中，夹具另一端接电源阳极，不锈钢电解槽为阴极。采用单脉冲型微弧氧化电源，频率500Hz，脉冲宽度80μs，振荡时间10s；采用恒流模式，电流密度8A/dm3，氧化时间45min，电解液温度为20℃，将微弧氧化处理后的工件先用清水冲洗，然后在无水乙醇中超声处理10min，自然干燥，即获得镀铝钢材微弧氧化膜层。实施例2一种镀铝钢材表面耐蚀微弧氧化膜层的制备方法，具体包括如下步骤：S1.镀铝钢材预处理：将镀铝钢材置于丙酮中进行超声清洗，清洗时间为6min，然后置于恒温干燥箱中烘干待用，干燥温度80℃，干燥时间1h；S2.配制电解液：电解液由六偏磷酸钠、硅酸钠、钨酸钠、乙二胺四乙酸二钠、二氧化铈、三氧化二钇和蒸馏水配制而成，其中六偏磷酸钠浓度7g/L、硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镀铝钢材表面耐蚀微弧氧化膜层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1.配制电解液：将六偏磷酸钠、硅酸钠、钨酸钠、乙二胺四乙酸二钠、二氧化铈、三氧化二钇，溶于水中，得到电解液；/nS2.微弧氧化处理：将电解液置于电解槽中连接阴极，将镀铝钢材连接阳极，电解氧化处理，得到镀铝钢材微弧氧化膜层。/n

【技术特征摘要】
1.一种镀铝钢材表面耐蚀微弧氧化膜层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.配制电解液：将六偏磷酸钠、硅酸钠、钨酸钠、乙二胺四乙酸二钠、二氧化铈、三氧化二钇，溶于水中，得到电解液；
S2.微弧氧化处理：将电解液置于电解槽中连接阴极，将镀铝钢材连接阳极，电解氧化处理，得到镀铝钢材微弧氧化膜层。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2所述二氧化铈的浓度为1.2～1.8g/L，三氧化二钇的浓度为1.2～1.8g/L。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S2所述二氧化铈的浓度为1.5g/L，三氧化二钇的浓度为1.5g/L。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2所述六偏磷酸钠的浓度为5～7g/L，硅酸钠的浓度为5～7g/L，钨酸钠的浓度为2～4g/...

【专利技术属性】
技术研发人员：张虎，刘双武，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司佛山供电局，
类型：发明
国别省市：广东;44