电解液以及高热导镁合金的微弧氧化方法与流程

1.本发明涉及一种电解液以及高热导镁合金的微弧氧化方法。

背景技术：

2.微弧氧化是一种常用的金属表面处理方法。在微弧氧化过程中，在弧光放电产生的瞬时高温高压作用下，在铝、镁、钛等阀金属及其合金表面生长出以基体金属氧化物为主并辅以电解液组分的改性膜层，能够提高金属的防腐及耐磨性能。在现有技术中，用于普通镁合金的微弧氧化技术较多，也取得了较多的成果。然而，对于高热导镁合金的微弧氧化工艺技术，却很少有研究者涉及。另外，如果采用在普通镁合金的微弧氧化处理出使用的技术对高电热率镁合金进行处理的话，由于高热导镁合金的热导率和电导率较高，在微弧氧化的处理过程中，容易产生尖端放电，进而引起膜层厚度不均，在成膜后，膜的孔隙较多，处理后的镁合金耐蚀性较差。

技术实现要素：

3.发明要解决的问题
4.对此，本发明正是为了解决上述技术问题而完成的，其目的在于，提供了一种电解液以及高热导镁合金的微弧氧化方法，其能够对高热导镁合金进行微弧氧化处理，在高热导镁合金实现良好的成膜质量和良好的耐腐蚀性能。
5.解决问题的技术手段
6.为了实现上述目的，本发明的一实施方式为一种电解液，其用于高热导率镁合金的微弧氧化处理，所述电解液的特征在于，所述电解液为含有硅酸钠、磷酸钠的水溶液。
7.另外，本发明的另一实施方式为一种高热导率镁合金的微弧氧化方法，其特征在于，
8.将所述高热导率镁合金与脉冲电源的阳极连接，将不锈钢与所述脉冲电源的阴极连接，并将所述高热导率镁合金与所述不锈钢浸入电解液中进行微弧氧化处理，所述电解液为上述的电解液。
9.发明的效果
10.根据本发明，通过对电解液的成分进行改进，在电解液中同时加入硅酸钠、磷酸钠，能够有效抑制高热导镁合金的微弧氧化处理中的尖端放电，在高热导镁合金实现了良好的成膜质量，获得较高的膜厚以及较好的孔隙率，从而实现良好的耐腐蚀性能。
具体实施方式
11.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表本发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作本发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了
提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
12.本发明涉及一种电解液，其在高热导率镁合金的微弧氧化处理中使用，所述电解液为含有硅酸钠、磷酸钠的水溶液。
13.优选地，在所述电解液中，所述硅酸钠与所述磷酸钠的质量比为6:5～12:5。
14.优选地，在所述电解液中，所述硅酸钠的浓度为10g/l～18g/l。
15.由此，通过合理设计硅酸钠与磷酸钠的质量比以及浓度，能够获得更佳的膜层质量。
16.优选地，所述电解液还含有甘油、乙二醇作为添加剂。在电解液中加入甘油能够抑制镁合金的尖端放电。然而，如果仅仅加入甘油，则在甘油的浓度低时，其抑制尖端放电的效果弱，在甘油的浓度高时，由于甘油在水中的溶解度较低，可能会覆盖镁合金表面，而对镁合金的微弧氧化处理造成不利影响。对此，在本发明中，同时加入甘油、乙二醇作为添加剂，能够有效提高甘油在电解液中的溶解度，能够有效抑制高热导镁合金在微弧氧化处理时的尖端放电，并不会对高热导镁合金在微弧氧化处理造成不利影响。
17.优选地，在所述电解液中，所述甘油与所述已二醇的体积比为2:3～2:5。
18.优选地，在所述电解液中，所述甘油的浓度为2ml/l～5ml/l。
19.由此，通过合理设计甘油与已二醇的体积比以及浓度，能够获得更佳的膜层质量。
20.优选地，所述甘油浓度随所述硅酸钠的浓度的增加而增加，随所述硅酸钠的浓度的减小而减小。在此，甘油浓度与硅酸钠的浓度的对应关系可以是线性关系，也可以是非线性的关系。只要是在上述浓度的范围内，甘油浓度随硅酸钠的浓度的增加而增加，随硅酸钠的浓度的减小而减小即可。由此，能够根据硅酸钠的浓度，合理地选择甘油的浓度，能够获得更佳的膜层质量。
21.另外，虽然在本发明中说明了本发明的电解液在高热导率镁合金的微弧氧化处理中使用，但是本发明的电解液也能够在普通的镁合金的微弧氧化处理中使用。
22.另外，本发明还涉及一种高热导率镁合金的微弧氧化方法。在该方法中，将所述高热导率镁合金与脉冲电源的阳极连接，将不锈钢与所述脉冲电源的阴极连接，并将所述高热导率镁合金与所述不锈钢浸入电解液中，之后，接通所述脉冲电源，对所述高热导率镁合金进行微弧氧化处理，所述电解液为前文所述的电解液。
23.优选地，所述脉冲电源为两极性恒压电源，正电压为460v～530v，频率为800hz，正占空比为25％～50％，负电压为40v，负占空比为30％～45％。
24.另外，正电压越高，能够获得更厚的膜厚。然而，正电压增大时，高热导率镁合金的尖端放电更加严重，从而严重影响膜的质量。因而，优选地，所述脉冲电源的正电压为460v～530v，且所述正电压越高，所述甘油的浓度越高。由此，能够在增大正电压时，增加甘油的浓度(乙二醇的浓度也相应地增加)，通过高浓度的甘油来抑制高热导率镁合金的尖端放电，能够通过更高的正电压来获得更厚的膜厚，从而实现更好的耐腐蚀性能。
25.优选地，在进行所述微弧氧化处理时，所述电解液的温度为20℃～30℃。
26.由此，通过合理设计高热导率镁合金的微弧氧化处理时的电参数，能够获得更佳的膜层质量。
27.下面，通过实施例对本发明进行进一步说明。
28.实施例1
29.将所述高热导率镁合金与脉冲电源的阳极连接，将不锈钢与所述脉冲电源的阴极连接，并将所述高热导率镁合金与所述不锈钢浸入电解液中，之后，接通所述脉冲电源，对所述高热导率镁合金进行微弧氧化处理。所述脉冲电源为两极性恒压电源，正电压为500v，频率为800hz，正占空比为35％，负电压为40v，负占空比为45％。
30.在进行所述微弧氧化处理时，所述电解液的温度为25℃。
31.在该电解液中，硅酸钠的浓度为8g/l，磷酸钠的浓度为8g/l，溶剂为水。
32.实施例2
33.将所述高热导率镁合金与脉冲电源的阳极连接，将不锈钢与所述脉冲电源的阴极连接，并将所述高热导率镁合金与所述不锈钢浸入电解液中，之后，接通所述脉冲电源，对所述高热导率镁合金进行微弧氧化处理。所述脉冲电源为两极性恒压电源，正电压为480v，频率为800hz，正占空比为25％，负电压为40v，负占空比为40％。
34.在进行所述微弧氧化处理时，所述电解液的温度为25℃。
35.在该电解液中，硅酸钠的浓度为20g/l，磷酸钠的浓度为8g/l，溶剂为水。
36.实施例3
37.将所述高热导率镁合金与脉冲电源的阳极连接，将不锈钢与所述脉冲电源的阴极连接，并将所述高热导率镁合金与所述不锈钢浸入电解液中，之后，接通所述脉冲电源，对所述高热导率镁合金进行微弧氧化处理。所述脉冲电源为两极性恒压电源，正电压为510v，频率为800hz，正占空比为25％，负电压为40v，负占空比为30％。
38.在进行所述微弧氧化处理时，所述电解液的温度为20℃。
39.在该电解液中，硅酸钠的浓度为10g/l，磷酸钠的浓度为5g/l，溶剂为水。
40.实施例4
41.将所述高热导率镁合金与脉冲电源的阳极连接，将不锈钢与所述脉冲电源的阴极连接，并将所述高热导率镁合金与所述不锈钢浸入电解液中，之后，接通所述脉冲电源，对所述高热导率镁合金进行微弧氧化处理。所述脉冲电源为两极性恒压电源，正电压为470v，频率为800hz，正占空比为30％，负电压为40v，负占空比为40％。
42.在进行所述微弧氧化处理时，所述电解液的温度为20℃。
43.在该电解液中，硅酸钠的浓度为18g/l，磷酸钠的浓度为15g/l，溶剂为水。
44.实施例5
45.将所述高热导率镁合金与脉冲电源的阳极连接，将不锈钢与所述脉冲电源的阴极连接，并将所述高热导率镁合金与所述不锈钢浸入电解液中，之后，接通所述脉冲电源，对所述高热导率镁合金进行微弧氧化处理。所述脉冲电源为两极性恒压电源，正电压为460v，频率为800hz，正占空比为50％，负电压为40v，负占空比为35％。
46.在进行所述微弧氧化处理时，所述电解液的温度为30℃。
47.在该电解液中，硅酸钠的浓度为12g/l，磷酸钠的浓度为9g/l，甘油的浓度为2ml/l，乙二醇的浓度为2ml/l，溶剂为水。
48.实施例6
49.将所述高热导率镁合金与脉冲电源的阳极连接，将不锈钢与所述脉冲电源的阴极
连接，并将所述高热导率镁合金与所述不锈钢浸入电解液中，之后，接通所述脉冲电源，对所述高热导率镁合金进行微弧氧化处理。所述脉冲电源为两极性恒压电源，正电压为4900v，频率为800hz，正占空比为35％，负电压为40v，负占空比为35％。
50.在进行所述微弧氧化处理时，所述电解液的温度为30℃。
51.在该电解液中，硅酸钠的浓度为14g/l，磷酸钠的浓度为8g/l，甘油的浓度为3ml/l，乙二醇的浓度为15ml/l，溶剂为水。
52.实施例7
53.将所述高热导率镁合金与脉冲电源的阳极连接，将不锈钢与所述脉冲电源的阴极连接，并将所述高热导率镁合金与所述不锈钢浸入电解液中，之后，接通所述脉冲电源，对所述高热导率镁合金进行微弧氧化处理。所述脉冲电源为两极性恒压电源，正电压为520v，频率为800hz，正占空比为30％，负电压为40v，负占空比为45％。
54.在进行所述微弧氧化处理时，所述电解液的温度为25℃。
55.在该电解液中，硅酸钠的浓度为16g/l，磷酸钠的浓度为10g/l，甘油的浓度为4ml/l，乙二醇的浓度为10ml/l，溶剂为水。
56.实施例8
57.将所述高热导率镁合金与脉冲电源的阳极连接，将不锈钢与所述脉冲电源的阴极连接，并将所述高热导率镁合金与所述不锈钢浸入电解液中，之后，接通所述脉冲电源，对所述高热导率镁合金进行微弧氧化处理。所述脉冲电源为两极性恒压电源，正电压为530v，频率为800hz，正占空比为40％，负电压为40v，负占空比为40％。
58.在进行所述微弧氧化处理时，所述电解液的温度为25℃。
59.在该电解液中，硅酸钠的浓度为18g/l，磷酸钠的浓度为11g/l，甘油的浓度为5ml/l，乙二醇的浓度为10ml/l，溶剂为水。
60.实施例9
61.将所述高热导率镁合金与脉冲电源的阳极连接，将不锈钢与所述脉冲电源的阴极连接，并将所述高热导率镁合金与所述不锈钢浸入电解液中，之后，接通所述脉冲电源，对所述高热导率镁合金进行微弧氧化处理。所述脉冲电源为两极性恒压电源，正电压为460v，频率为800hz，正占空比为35％，负电压为40v，负占空比为40％。
62.在进行所述微弧氧化处理时，所述电解液的温度为30℃。
63.在该电解液中，硅酸钠的浓度为12g/l，磷酸钠的浓度为5g/l，甘油的浓度为2ml/l，乙二醇的浓度为3ml/l，溶剂为水。
64.比较例1
65.将所述高热导率镁合金与脉冲电源的阳极连接，将不锈钢与所述脉冲电源的阴极连接，并将所述高热导率镁合金与所述不锈钢浸入电解液中，之后，接通所述脉冲电源，对所述高热导率镁合金进行微弧氧化处理。所述脉冲电源为两极性恒压电源，正电压为530v，频率为800hz，正占空比为40％，负电压为40v，负占空比为40％。
66.在进行所述微弧氧化处理时，所述电解液的温度为25℃。
67.在该电解液中，硅酸钠的浓度为18g/l，溶剂为水。
68.比较例2
69.将所述高热导率镁合金与脉冲电源的阳极连接，将不锈钢与所述脉冲电源的阴极
连接，并将所述高热导率镁合金与所述不锈钢浸入电解液中，之后，接通所述脉冲电源，对所述高热导率镁合金进行微弧氧化处理。所述脉冲电源为两极性恒压电源，正电压为530v，频率为800hz，正占空比为40％，负电压为40v，负占空比为40％。
70.在进行所述微弧氧化处理时，所述电解液的温度为25℃。
71.在该电解液中，磷酸钠的浓度为11g/l，溶剂为水。
72.比较例3
73.将所述高热导率镁合金与脉冲电源的阳极连接，将不锈钢与所述脉冲电源的阴极连接，并将所述高热导率镁合金与所述不锈钢浸入电解液中，之后，接通所述脉冲电源，对所述高热导率镁合金进行微弧氧化处理。所述脉冲电源为两极性恒压电源，正电压为530v，频率为800hz，正占空比为40％，负电压为40v，负占空比为40％。
74.在进行所述微弧氧化处理时，所述电解液的温度为25℃。
75.在该电解液中，硅酸钠的浓度为18g/l，磷酸钠的浓度为11g/l，甘油的浓度为5ml/l，溶剂为水。
76.在上述实施例中，实施例1-4的电解液中未添加作为添加剂的甘油、乙二醇。在实施例5-9的电解液中，不仅包含硅酸钠和磷酸钠，还包含作为添加剂的甘油、乙二醇，且甘油的浓度随着硅酸钠的浓度的增加而增加。并在实施例8的基础上设计了三个比较例。在比较例1中，仅以硅酸钠溶液作为电解液，在比较例2中，仅以磷酸钠溶液作为电解液，在比较例3中，电解液中含有与实施例8相同浓度和比例的硅酸钠和磷酸钠，但是仅添加了甘油作为添加剂，没有添加乙二醇。实施例1-9与比较例1-3的成膜状况如表1所示。
77.表1
[0078] 成膜状况实施例1膜层质量中等，有孔隙，有少量裂纹，膜层厚度中等。实施例2膜层质量中等，有孔隙，有少量裂纹，膜层厚度中等。实施例3膜层质量较好，孔隙少，有少量裂纹，膜层厚度中等。实施例4膜层质量较好，孔隙少，有少量裂纹，膜层厚度中等。实施例5膜层质量好，孔隙少，无裂纹，膜层厚度中等。实施例6膜层质量好，孔隙少，无裂纹，膜层厚度中等。实施例7膜层质量高，孔隙少，无裂纹，膜层较厚。实施例8膜层质量高，孔隙少，无裂纹，膜层较厚。实施例9膜层质量高，孔隙少，无裂纹，膜层较厚。比较例1未能在镁合金表面形成保护膜。比较例2未能在镁合金表面形成保护膜。比较例3膜层质量低，孔隙多，有裂纹，膜层较薄。
[0079]
从表1中可以看出，在电解液仅含有硅酸钠或者磷酸钠(比较例1-2)时，不能够在高热导镁合金的表面形成保护膜，在电解液中同时含有硅酸钠和磷酸钠(实施例1-9)时，能够在高热导镁合金的表面形成保护膜，从而提高高热导镁合金的耐腐蚀性。在硅酸钠和磷酸钠的质量比为6:5～12:5、硅酸钠的浓度为10g/l～18g/l(实施例3-9)时能够提高膜层的质量。
[0080]
另外，在电解液中添加甘油、乙二醇作为添加剂(实施例5-9)时，能够进一步提高
膜层的质量。并且，在甘油与已二醇的体积比为2:3～2:5，甘油的浓度为2ml/l～5ml/l(实施例7-9)时，获得最佳的膜层质量。
[0081]
同时，若只添加较高浓度的甘油而不添加乙二醇(比较例3)，则膜层的质量不仅不会提高，反而会严重下降。
[0082]
以上对本发明的实施方式进行了说明，但实施方式仅作为举例说明，并不具有限定本发明范围的意图。这些实施方式能够通过其他各种形态实施，在不超出本发明主旨的范围内进行各种各样的省略、置换、变更、组合。这些实施方式和其变形包含在本发明范围和主旨中的同时，也包含在权利要求书中记载的发明以及与其均等的范围内。

技术特征：

1.一种电解液，其在高热导率镁合金的微弧氧化处理中使用，所述电解液的特征在于，所述电解液为含有硅酸钠、磷酸钠的水溶液。2.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，在所述电解液中，所述硅酸钠与所述磷酸钠的质量比为6:5～12:5。3.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，在所述电解液中，所述硅酸钠的浓度为10g/l～18g/l。4.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液还含有甘油、乙二醇作为添加剂。5.如权利要求4所述的电解液，其特征在于，在所述电解液中，所述甘油与所述已二醇的体积比为2:3～2:5。6.如权利要求4所述的电解液，其特征在于，在所述电解液中，所述甘油的浓度为2ml/l～5ml/l。7.如权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述甘油浓度随所述硅酸钠的浓度的增加而增加，随所述硅酸钠的浓度的减小而减小。8.一种高热导率镁合金的微弧氧化方法，其特征在于，将所述高热导率镁合金与脉冲电源的阳极连接，将不锈钢与所述脉冲电源的阴极连接，并将所述高热导率镁合金与所述不锈钢浸入电解液中，之后，接通所述脉冲电源，对所述高热导率镁合金进行微弧氧化处理，所述电解液为权利要求1-7中的任一项所述的电解液。9.如权利要求8所述的高热导率镁合金的微弧氧化方法，其特征在于，所述脉冲电源的正电压为460v～530v，在所述电解液中，所述甘油的浓度为2ml/l～5ml/l，所述正电压越高，所述甘油的浓度越高。10.如权利要求8所述的高热导率镁合金的微弧氧化方法，其特征在于，在进行所述微弧氧化处理时，所述电解液的温度为20℃～30℃。

技术总结

本发明涉及一种电解液以及高热导镁合金的微弧氧化方法。该电解液在高热导率镁合金的微弧氧化处理中使用，所述电解液为含有硅酸钠、磷酸钠的水溶液。在高热导镁合金的微弧氧化方法中，使用上述电解液作为微弧氧化处理中的电解液。根据本发明，通过对电解液的成分进行改进，在电解液中同时加入硅酸钠、磷酸钠，能够有效抑制高热导镁合金的微弧氧化处理中的尖端放电，在高热导镁合金实现了良好的成膜质量，获得较高的膜厚以及较好的孔隙率，从而实现良好的耐腐蚀性能。现良好的耐腐蚀性能。