一种含LPSO相镁合金微弧氧化处理方法技术

一种含LPSO相镁合金微弧氧化处理方法，采用偏铝酸盐、硅酸盐和磷酸盐三种盐混合的电解液体系，结合两步微弧氧化处理，控制氧化膜层结构中陶瓷相的生成，并使大量裸露出的LPSO相嵌入微弧氧化膜中，所得的微弧氧化膜孔隙率、孔径较小、表面平整、无微裂纹，孔隙率≤9％，微弧氧化膜孔径为140～1100nm，平均孔径≤1μm，显著提高了镁合金的耐腐蚀性能，镁合金自腐蚀电流密度较微弧氧化处理前降低三个数量级，自腐蚀电流密度≤3.588

【技术实现步骤摘要】
一种含LPSO相镁合金微弧氧化处理方法


[0001]本专利技术涉及金属表面处理
，特别涉及一种含LPSO相镁合金微弧氧化处理方法。

技术介绍

[0002]镁合金是以镁为基础元素，加入其他元素组成的合金。镁合金具有密度小，强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力强，导电导热性能优异、阻尼性好等特点，广泛应用于便携式器械和汽车领域。
[0003]近年来，人们发现，向Mg
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RE(Gd，Y，Tb，Dy，Ho，Tm)合金中加入锌、铜或镍等元素，能够获得性能优异的长周期堆垛有序结构(LPSO)。长周期堆垛有序结构(LPSO)包括成分有序化和堆垛层错有序化。长周期堆垛有序结构(LPSO)极大地提高了合金的增塑性、强度和抗蠕变性及阻尼等性能，受到人们的广泛关注。近几年，随着汽车自动化、航空航天、手机通讯、计算机行业等领域的发展，含有LPSO相的高强高韧镁合金引起了广泛关注。
[0004]然而，镁合金具有很高的化学和电化学活性以及极低的标准电极电位，极易受到腐蚀，从而在很大程度上地限制了镁合金的应用范围。微弧氧化技术，是近年来兴起的一种表面处理技术。利用弧光放电产生的瞬间高温烧结作用制备出陶瓷膜，形成的陶瓷膜层较阳极氧化的膜层孔隙相对面积较小，一般由疏松层、致密层、过渡层组成，且与基体结合紧密，具有较高的耐磨、耐蚀、抗高温冲击性能以及优良的电绝缘性等，采用该技术制得的膜层具有厚度可控性，同时耐蚀性和耐磨性也更加优异，被公认为最有前途的镁合金表面处理技术。
[0005]通常微弧氧化膜层表面呈现“火山”状形貌，并伴随有微裂缝。每个“火山”的中心都是一个放电通道，熔融的物质从放电通道涌出，当接触到电解液时被迅速淬灭，形成边界，将不同的“火山”分割开。且每个“火山”的中心都存在较大的孔隙，深入膜层内部，这是由于氧化过程有极强的放电所致。而微裂缝的形成是因为熔融物质接触电解液淬灭时，产生的内应力所致。微弧氧化得到膜层的形貌、结构与成分受到微弧氧化电参数的影响，如电压或电流、频率和占空比等。当电压增加时，膜层的厚度、结合力先增大后减小，膜层的成膜速率、孔隙率、孔径一直增加。一般来说，陶瓷层的耐蚀性随频率的增加而变好，随占空比的增大而变差。工艺参数对耐蚀性影响程度从高到低的顺序为终止电压、频率、占空比。
[0006]目前，镁合金微弧氧化电参数多选用恒流模式，电流密度为2
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15A/dm2，频率为100
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500Hz，占空比10
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50％，时间为5
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40min，还有少数采用双脉冲恒压模式，正电压为250
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550V，负电压为0
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100V，频率300
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600Hz，占空比20
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50％，时间为10
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60min，大部分微弧氧化温度控制在20
‑
40℃。所得微弧氧化膜层微弧氧化孔径为2～15μm，孔隙率为15～40％，耐蚀性相比基体最多提升两个数量级。
[0007]微弧氧化电解液对镁合金微弧氧化陶瓷层的组成、结构和性能有决定性影响。传统应用最多的体系是酸、碱性体系，但酸性体系因具有污染性已经很少被使用。目前，镁合金微弧氧化电解液更多的研究集中在弱碱性电解液体系，最常见的电解液主要成分为偏铝
酸盐、硅酸盐、磷酸盐等单溶液体系，以及磷酸盐
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硅酸盐、硅酸盐
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硼酸盐等混合盐溶液体系，同时，通过添加一些起稳定作用的有机、无机试剂。
[0008]中国专利CN102560591A公布了“一种微弧氧化电解液及微弧氧化方法”，该专利中电解液采用磷酸盐
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硅酸盐溶液体系；中国专利CN113026075A公布了“镁合金阳极微弧氧化电解液及利用该电解液对镁合金阳极微弧氧化的方法”，该专利中电解液采用硅酸盐
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碳酸盐
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硼酸盐溶液体系。
[0009]中国专利CN102851720A公布了“一种铝酸盐电解液及其在制备镁合金微弧氧化膜中的应用”，该专利中电解液采用铝酸盐单盐溶液体系。
[0010]中国专利CN102367584A公布了“金属微弧氧化电解液及金属微弧氧化表面黑色陶瓷化方法”，该专利中电解液采用硅酸盐单盐溶液体系。
[0011]对于含有LPSO相的镁合金，与常用AZ系列镁合金有所不同，采用现有微弧氧化技术对含LPSO相的镁合金进行表面处理，大量的微纳米级的第二相LPSO相分布于表层，会对镁合金微弧氧化存在一定的影响，利用传统的微弧氧化方法和电解液进行处理，存在起弧慢，甚至不起弧，刻蚀不成膜等现象，即使能成膜，微弧氧化膜与基体结合力差，膜层不致密，会存在大量微裂纹、孔洞较大等缺陷，从而导致镁合金的耐腐蚀性能的提升程度有限。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于提供一种含LPSO相镁合金微弧氧化处理方法，解决现有微弧氧化技术在处理含LPSO相镁合金时存在的不起弧、不成膜或膜层不致密等问题，改善镁合金表面微弧氧化膜层结构，获得孔隙率低、孔径较小，表面平整，无微裂纹的微弧氧化膜，微弧氧化膜孔隙率≤9％，微弧氧化膜孔径为140～1100nm，平均孔径≤1μm，显著提高了镁合金的耐腐蚀性能，镁合金自腐蚀电流密度较微弧氧化处理前降低三个数量级，自腐蚀电流密度≤3.588
×
10
‑8A cm
‑2，耐腐蚀效率≥1208％。
[0013]为达到以上目的，本专利技术的技术方案如下：
[0014]一种含LPSO相镁合金微弧氧化处理方法，包括如下步骤：
[0015]1)前处理
[0016]对镁合金表面进行打磨除去氧化层，清洗除去油污和其它杂质；
[0017]2)微弧氧化
[0018]将经过前处理的镁合金至于微弧氧化电解液中，以不锈钢为阴极，镁合金为阳极，进行两步微弧氧化处理，第一步微弧氧化处理电压为180～200V，处理时间10～40s；第二步微弧氧化处理电压为350～400V，处理时间240～360s；所述微弧氧化电解液主要由硅酸盐和/或其水化物、磷酸盐和/或其水化物、偏铝酸盐和/或其水化物、强碱和水混合而成；
[0019]3)清洗、干燥
[0020]经微弧氧化处理的镁合金表面进行清洗，干燥。
[0021]优选的，步骤2)中，所述微弧氧化电解液浓度为：硅酸盐和/或其水化物：3～12g/L、磷酸盐和/或其水化物：3～12g/L、偏铝酸盐和/或其水化物：3～12g/L、强碱：1～3g/L。
[0022]优选的，步骤2)中，所述微弧氧化电解液中还包括聚乙烯醇，其中，聚乙烯醇浓度为0.1～0.5g/L。
[0023]优选的，步骤2)中，所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
[0024]优选的，步骤2)中，微弧氧化处理温度为8～16℃。
[0025]优选的，步骤2)中，所述微弧氧化处理过程中脉冲占空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含LPSO相镁合金微弧氧化处理方法，其特征是，包括如下步骤：1)前处理对镁合金表面进行打磨除去氧化层，清洗除去油污和其它杂质；2)微弧氧化将经过前处理的镁合金至于微弧氧化电解液中，以不锈钢为阴极，镁合金为阳极，进行两步微弧氧化处理，第一步微弧氧化处理电压为180～200V，处理时间10～40s；第二步微弧氧化处理电压为350～400V，处理时间240～360s；所述微弧氧化电解液主要由硅酸盐和/或其水化物、磷酸盐和/或其水化物、偏铝酸盐和/或其水化物、强碱和水混合而成；3)清洗、干燥经微弧氧化处理的镁合金表面进行清洗，干燥。2.如权利要求1所述的含LPSO相镁合金微弧氧化处理方法，其特征是，步骤2)中，所述微弧氧化电解液浓度为：硅酸盐和/或其水化物3～12g/L、磷酸盐和/或其水化物3～12g/L、偏铝酸盐和/或其水化物3～12g/L、强碱1～3g/L。3.如权利要求1或2所述的含LPSO相镁合金微弧氧化处理方法，其特征是，步骤2)中，所述微弧氧化电解液中还包括聚乙烯醇，聚乙烯醇浓度为0.1～0.5g/L。4.如权利要求1或2或3所述的含LPSO相镁合金微弧氧化处理方法，其特征是，步骤2)中，所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。5.如权利要求1所述的含LPSO相镁合金微弧氧化处...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴量，唐伟能，王敬丰，吴嘉豪，姚文辉，陈勇花，陈燕宁，胡勇，祁卫东，王强民，潘复生，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：