阅读说明：本技术 一种镁合金表面复合膜及其制备方法 (A kind of magnesium alloy surface composite film and preparation method thereof ) 是由 蒋永锋 包晔峰 陈秉岩 杨可 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种镁合金表面复合膜制备方法,属于表面处理技术领域,包括以下步骤：制备氧化电解液；将镁合金与所述氧化电解液在电压幅值为500~800V的纳秒脉冲下进行反应；所述氧化电解液包括：偏铝酸盐或磷酸盐、强碱、纳米氧化钇粉末和纳米碳化硅粉末。本发明提供的复合膜的制备方法,制备过程更加环保,且工艺简单成本低。本发明还提供了一种镁合金表面复合膜,采用上述方法制得,可耐磨防腐蚀。(The invention discloses a kind of magnesium alloy surface composite film preparation methods, belong to technical field of surface, comprising the following steps: prepare oxidation electrolyte；Magnesium alloy is reacted with the oxidation electrolyte in the case where voltage magnitude is the nanosecond pulse of 500 ~ 800V；The oxidation electrolyte includes: meta-aluminate or phosphate, highly basic, nano yttrium oxide powder and Neon SiC powder.The preparation method of composite membrane provided by the invention, preparation process is more environmentally-friendly, and simple process is at low cost.The present invention also provides a kind of magnesium alloy surface composite films, are made using the above method, can wear-resistance and anti-corrosion.)

一种镁合金表面复合膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种镁合金表面复合膜及其制备方法，属于表面处理技术领域。

背景技术

镁合金具有比强度、比刚度高，高阻尼减振性好等特点。然而镁合金因其固有的化学性质导致容易腐蚀，其防腐就成为其表面处理的重要课题。

现有的镁合金表面复合膜的制备方法（中国专利申请号：CN201510749871.8），先将镁合金在含镍镀液中进行化学镀，再在含硝酸铈和硬脂酸的污水电沉积溶液中进行电沉积反应，这种方法虽然得到了一种超疏水的复合膜层，但是由于其中用到了重金属溶液，造成环境的污染。

现有的镁合金表面复合膜的制备方法（中国专利申请号：CN201610178062.0），对镁合金表面进行微弧氧化和有机镀膜，但是此种方法成品率低，成本高，易导致工件的精度降低。

发明内容

本发明是提供一种镁合金表面复合膜的制备方法，制备过程更加环保，且工艺简单成本低。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种镁合金表面复合膜的制备方法，包括以下步骤：制备氧化电解液；将镁合金与所述氧化电解液在电压幅值为500~800V的纳秒脉冲下进行反应；所述氧化电解液包括：偏铝酸盐或磷酸盐、强碱、纳米氧化钇粉末和纳米碳化硅粉末。

进一步地，所述偏铝酸盐或磷酸盐为六偏磷酸钠或铝酸钠，重量为47~57份。

进一步地，所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾，重量为20~30份。

进一步地，所述纳米氧化钇粉末重量为1份，所述纳米碳化硅粉末重量为1份。

进一步地，所述氧化电解液还包括丙三醇或三乙醇胺重量为20~30份。

进一步地，所述制备氧化电解液包括以下步骤：将纳米氧化钇粉末和纳米碳化硅粉末置入氢氟酸溶液中；用超声分散活化1-3分钟；然后加入分散剂继续分散活化1-3分钟得到纳米氧化钇和纳米碳化硅溶液；在容器中先加入偏铝酸盐或磷酸盐，再加入强碱，最后取分散好的纳米氧化钇和纳米碳化硅溶液加入得到氧化电解液。

进一步地，所述分散剂为四甲基氢氧化铵，其重量为1份。

进一步地，所述纳秒脉冲的脉宽为10 ~100ns。

进一步地，所述纳秒脉冲的放电时间为1~2 min。

本发明提供的一种镁合金表面复合膜的制备方法，所有材料的处理均在常温条件下进行，因而制得复合膜的速度快，时间短，简化了处理工序，很好地降低了成本。本方法的氧化电解液不含重金属，因而对环境的影响小。

氧化电解液中加入纳米氧化钇粉末和纳米碳化硅粉末，其极化的带负电的离子通过等离子体电化学反应，吸附于尖端放电位置，经过等离子体高温烧结填充与膜层的孔隙并通过烧结，降低了膜层的孔隙率，提高了膜层的防腐蚀耐磨性能。

本发明还提供了一种镁合金表面复合膜，可耐磨防腐蚀。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种镁合金表面复合膜，采用上述方法制得。

该处理液在氧化处理过程中比较稳定，几乎没有沉积，实现了纳米颗粒在氧化处理过程中的均匀分布。该复合膜实现了纳米颗粒的均匀烧结、复合的过程，解决了镁合金表面氧化膜空隙率过高引起的耐蚀性和耐磨性能下降问题，提高了耐磨性和耐蚀性。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的实质，下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。以下的份，均为重量计。

实施例一

将纳米氧化钇粉末和纳米碳化硅粉末重量比为1:1混合，取其中10g置入1升的2%氢氟酸溶液中，用超声分散活化1-3分钟，用去离子水过滤清洗，立即加去离子水1升，再加入10毫升分散剂继续超声分散活化1-3分钟得到纳米氧化钇和纳米碳化硅溶液。分散剂优选为四甲基氢氧化铵。在一个10L槽中取2/3的蒸馏水，依次溶解4700g六偏磷酸钠和3000g丙三醇，等槽中试剂全部溶解之后，将3000g氢氧化钾在快速搅拌下倒入槽液中混合均匀，最后取分散好的纳米氧化钇和纳米碳化硅溶液1升倒入槽中，直至完全混合均匀，最后加水至10L，得到氧化电解液。

将镁合金AZ91D件放入配制好的氧化电解液中，以镁合金为阳极，石墨为阴极，纳秒脉冲脉宽为10 ns，脉冲电压幅值为800V，脉冲放电1分钟，即实现镁合金AZ91D表面耐磨防腐蚀复合膜层的制备。

如表1所示，其复合膜较现有普通膜耐磨防腐蚀性提高。

表1

试样类别	实验前重量/g	实验后的重量/g	失重量/g
				基体	0.9302	0.9277	0.0025
实施例一	0.9284	0.9275	0.0009
				普通复合膜	0.9233	0.9221	0.0012

实施例二

首先将纳米氧化钇粉末和纳米碳化硅粉末重量比为1:1混合，取其中10g置入1升的2%氢氟酸溶液中，用超声分散活化1分钟，用去离子水过滤清洗，立即加去离子水1升，再加入10毫升分散剂四甲基氢氧化铵继续超声分散3分钟得到纳米氧化钇和纳米碳化硅溶液。在一个10L槽中取2/3的去离子水，依次溶解的5700g六甲基环三硅氧烷和2000g三乙醇胺，等槽中试剂全部溶解之后，将2000g氢氧化钠在快速搅拌下倒入槽液中，最后取分散好的纳米氧化钇和纳米碳化硅溶液1升倒入槽中直至完全混合均匀，最后加水至10L得到氧化电解液。

将镁合金ZK60件放入配制好的氧化电解液中，以ZK60件为阳极，石墨为阴极，纳秒脉冲脉宽为100 ns，脉冲电压幅值为800V，利用微弧等离子体氧化复合1分钟，即实现ZK60件表面耐磨防腐蚀复合膜层的制备。

如表2所示，其复合膜较现有普通膜耐磨防腐蚀性提高。

表2

试样类别	实验前重量/g	实验后的重量/g	失重量/g
				基体	0.9315	0.9285	0.0030
实施例一	0.9303	0.9290	0.0013
				普通复合膜	0.9263	0.9244	0.0019

实施例三

首先将纳米氧化钇粉末和纳米碳化硅粉末重量比为1:1混合，取其中10g置入1升的2%氢氟酸溶液中，用超声分散活化2分钟，用去离子水过滤清洗，立即加去离子水1升，再加入10毫升分散剂四甲基氢氧化铵继续超声分散活化2分钟得到纳米氧化钇和纳米碳化硅溶液。在一个10L槽中取2/3的蒸馏水，依次溶解5200g六偏磷酸钠和2500g丙三醇，等槽中试剂全部溶解之后，将2500g氢氧化钾在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均匀，最后取分散好的纳米氧化钇和纳米碳化硅溶液1升倒入槽中，加水至10L得到氧化电解液。

将镁合金AZ31B件放入配制好的氧化电解液中，以AZ31B为阳极，石墨为阴极，纳秒脉冲脉宽为50 ns，脉冲电压幅值为700V，利用微弧等离子体氧化复合2分钟，即实现AZ31B表面耐磨防腐蚀复合膜层的制备。

如表3所示，其复合膜较现有普通膜耐磨防腐蚀性提高。

表3

试样类别	实验前重量/g	实验后的重量/g	失重量/g
				基体	0.9258	0.9235	0.0023
实施例一	0.9217	0.9210	0.0007
				普通复合膜	0.9194	0.9184	0.0010

应当指出，虽然通过上述实施方式对本发明进行了描述，然而本发明还可有其它多种实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求及其等效物所保护的范围内。