CN107287641A - 一种镁合金阳极氧化液、制备方法及镁合金阳极氧化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镁合金阳极氧化液，该阳极氧化液为含有氢氧化物、硅酸盐、偏铝酸盐、磷酸盐、乙二醇和乙醛酸的水溶液。本发明还提供了该种镁合金阳极氧化液的制备方法，以及采用该种镁合金阳极氧化液对镁合金进行阳极氧化的方法。本发明提供的镁合金阳极氧化液可以有效降低氧化膜上的孔隙大小，并提高孔隙均匀度，从而提高后段的染色效果。

Description

一种镁合金阳极氧化液、制备方法及镁合金阳极氧化的方法

技术领域

本发明涉及金属表面处理，尤其涉及一种镁合金表面阳极氧化液及其制备方法及镁合金阳极氧化的方法。

背景技术

镁合金因其独特的性能和丰富的资源一直受到广泛关注，但由于镁合金处理工艺尚不成熟，耐蚀性差的问题成为发挥其优越性能的主要障碍，因而在很大程度上限制了镁合金在更大范围内的推广应用。从上世纪四五十年代, 国外就对镁合金表面处理技术进行了开发研究。

镁合金表面着色是目前研究的热点之一，其中阳极氧化加染色是较为热门的研究工艺。目前铝合金在进行阳极氧化工艺后再采用着色方法，通常有二次着色法、电解着色法和多色着色法等，这些工艺已进入工业化阶段。镁合金的阳极氧化膜的构造与铝合金类似，也是由无孔的阻挡层和多孔的氧化物表面组成，不同之处在于铝合金阳极氧化表面孔洞细小、均匀，而镁合金的阳极氧化膜的孔隙与阻挡层的断裂和随后的氧化行为有关，表面层孔隙大且无规则，膜的孔隙率较高。许多用于铝合金阳极氧化着色反应的方法不适用于镁合金的阳极氧化膜层的着色。由于镁本身的特性，工业化和生产远不及铝合金阳极氧化，生成的氧化膜孔隙不均匀，而且膜层在压力的条件下易脱落；特别是当对镁合金着色时，会有着色不均匀，染色层附着力差的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种镁合金阳极氧化液，该阳极氧化液为含有氢氧化物、硅酸盐、偏铝酸盐、磷酸盐、乙醛酸和乙二醇的水溶液。

本发明提供的阳极氧化液中添加了乙醛酸和乙二醇，在与其他原料的共同作用下可以有效控制氧化膜上的孔隙大小，提高氧化膜的均匀性，从而使得后续的染色效果均匀，染色层不容易脱落。

本发明还提供了一种镁合金阳极氧化液的制备方法，包括将氢氧化物、硅酸盐、偏铝酸盐、磷酸盐、乙醛酸和乙二醇加入水中，搅拌至溶解。

本发明还提供了一种镁合金阳极氧化的方法，包括：将镁合金浸入上述镁合金阳极氧化液中进行阳极氧化。

本发明提供的镁合金阳极氧化液由多种成分复配而成，由于各组分间的相互作用，该阳极氧化液能有效控制氧化膜上的孔隙大小和氧化膜均匀性，有利于后续的染色。

具体实施方式

本发明的技术方案涉及一种镁合金阳极氧化液，所述阳极氧化液为含有氢氧化物、硅酸盐、偏铝酸盐、磷酸盐、乙醛酸和乙二醇的水溶液。该阳极氧化液中添加了乙二醇和乙醛酸，在两种物质的共同作用下，可以有效减小阳极氧化后氧化膜的孔隙大小，提高孔隙大小的均匀性；不仅如此，所形成的氧化膜层均匀度更好，且与镁合金基材的色差更小，有利后续步骤中的镁合金染色。

在本发明的阳极氧化液中，所述氢氧化物的含量为80-150g/L，硅酸盐的含量为1-10g/L，偏铝酸盐的含量为30-60g/L，磷酸盐的含量为1-20g/L，乙醛酸的含量为0.5-5g/L，乙二醇的含量为0.5-5g/L。

在本发明中，采用的氢氧化物为本领域内常用的氢氧化物，具体为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。氢氧化物可以确保镁合金在溶液中稳定存在。优选情况下，氢氧化物的含量为80-150g/L。

在本发明中，采用的硅酸盐为本领域常用的硅酸盐，具体为硅酸钾、硅酸钠中的一种或几种。在镁合金的阳极氧化时，硅酸盐参与了成膜过程，得到的阳极氧化膜中含有性能稳定、耐蚀性较好的镁硅氧化物，能够提高膜层的耐蚀性，优选情况下，硅酸盐的含量为1-10g/L。

在本发明中，采用的偏铝酸盐为本领域内常用的偏铝酸盐，具体为偏铝酸钠、偏铝酸钾中的一种或几种。偏铝酸盐的作用在于提供铝盐，尤其是当溶液中有硅酸盐体系时，阳极氧化可形成Al与Si 的复合物，进一步增加了膜层耐蚀性。优选情况下，偏铝酸盐的含量为30-60g/L。

本发明中，采用的磷酸盐为本领域内常用的磷酸盐，具体为三聚磷酸钠、磷酸钠中的一种或几种。磷酸盐的作用在于提供磷元素，使氧化膜中含有一定磷元素，进而提高氧化膜的耐蚀性能。优选情况下，磷酸盐的含量为1-20g/L。

本发明的镁合金阳极氧化液中添加入乙二醇和乙醛酸。乙二醇可以起到提高孔隙均匀性的作用；乙醛酸能有效控制孔隙大小，在与乙二醇的共同作用下可以减小阳极氧化膜的孔隙，从而使染色阶段可以获得更好的着色效果。优选情况下，乙二醇的含量为0.5-5g/L，乙醛酸的含量为0-5-5g/L；乙二醇与乙醛酸的重量比为1:0.1-1，进一步优选情况下为1:0.1-0.3，此时，氧化膜的平均孔隙直径可以控制在50μm以下。

本发明还提供了上述阳极氧化液的制备方法，包括将氢氧化物、硅酸 盐、偏铝酸盐、磷酸盐、乙醛酸和乙二醇加入水中，搅拌至溶解。优选情况下，依次将氢氧化物、偏铝酸盐、硅酸盐和磷酸盐、乙二醇和乙醛酸加入水中溶解，搅拌均匀即可。

本发明还提供了镁合金表面阳极氧化的方法，将镁合金浸入上述的镁合金阳极氧化液中进行阳极氧化。优选情况下，镁合金阳极氧化液的温度为30-40℃，所述阳极氧化电流为3-7A，所述阳极氧化的时间为5-30min。

优选情况下，可以在阳极氧化之前对镁合金进行预处理；预处理为本领域内常用的预处理方法，具体为机械去除氧化层，除灰除油及水洗。

为了进一步说明本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果，以下结合实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明中所述实施例中的所有原料如非特指，均为市售产品。

实施例 1-5

1、制备镁合金阳极氧化液：将氢氧化物、硅酸盐、偏铝酸盐、磷酸盐、乙二醇和乙醛酸加入去离子水中。按照表1中组分配比得到镁合金阳极氧化液A1-A5，各组分具体用量见表1。

2、将5cm×3cm的镁合金样品（牌号AZ91D）进行去除氧化层、除灰除油及水洗等预处理；将上述预处理后的镁合金样品放入步骤（1）中的镁合金阳极氧化液内，在溶液温度35℃、电流5A的条件下，氧化10min；取出上述氧化后的镁合金，水洗后烘干获得实验样品Y1-Y5。

表1：

对比例 1

对比配方D1中除不含有乙二醇和乙醛酸外，其余配方与实施例1中阳极氧化液A1的相同。并按照实施例中的方法在D1中氧化烘干后，获得实验样品M1。

对比例 2

对比配方D2中除不含有乙二醇外，其余配方与实施例1中阳极氧化液A1的相同。并按照实施例中的方法在D2中氧化烘干后，获得实验样品M2。

对比例 3

以公开号为CN103938253A中实施例的阳极氧化液为D3，配方为：硅酸钾90g/L，葡萄糖酸钾25 g/L，氢氧化钠100 g/L，乙酸钠60 g/L，氟化钾8 g/L，乙二醇15 g/L。

按照实施例中的方法在D3中氧化烘干后，获得实验样品M3。

性能测试及结果

1、电镜测试：将Y1-Y5、M1-M3在电镜下放大2000倍进行扫描，观察孔隙均匀度。

孔隙均匀度：整个表面是否均匀分布明显可见的裂纹或孔隙；好的氧化膜层上孔隙和裂纹大小均匀、分布均匀，且色泽较浅，有金属光泽。

2、染色效果测试：使用耐晒桃红G染料对Y1-Y5、M1-M3进行染色；染料浓度3g/L，液温65℃，将染色时间2min。染色后吹干样品，观察染色效果。

3、附着力测试：根据百格标准中的测试方法，对染色层附着力进行测试；测试结果按ASTM等级，从好到差依次为：5B、4B、3B、2B、1B、0B。

测试结果见表2。

表2：

从表2中可以看出，使用本发明提供的阳极氧化液可以对镁合金起到良好的氧化效果，所获的氧化膜层孔隙均匀、且孔隙的分布均匀。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种镁合金阳极氧化液，其特征在于，所述阳极氧化液为含有氢氧化物、硅酸盐、偏铝酸盐、磷酸盐、乙二醇和乙醛酸的水溶液。

2.根据权利要求1所述的镁合金阳极氧化液，其特征在于，所述氢氧化物的含量为80-150g/L，硅酸盐的含量为1-10g/L，偏铝酸盐的含量为30-60g/L，磷酸盐的含量为1-20g/L，乙醛酸的含量为0.5-5g/L，乙二醇的含量为0.5-5g/L。

3.根据权利要求1所述的镁合金阳极氧化液，其特征在于，所述氢氧化物为氢氧化钠和/或氢氧化钾；所述硅酸盐为硅酸钠和/或硅酸钾；所述偏铝酸盐为偏铝酸钠和/或偏铝酸钾；所述磷酸盐为三聚磷酸钠和/或磷酸钠。

4.根据权利要求1所述的镁合金阳极氧化液，其特征在于，所述乙二醇和乙醛酸的重量比例为1:0.1-1。

5.根据权利要求1所述的镁合金阳极氧化液，其特征在于，所述乙二醇和乙醛酸的重量比例为1:0.1-0.3。

6.一种镁合金阳极氧化液的制备方法，其特征在于，包括将氢氧化物、硅酸盐、偏铝酸盐、磷酸盐、乙醛酸和乙二醇加入水中，搅拌至溶解。

7.一种镁合金阳极氧化的方法，其特征在于，包括：将镁合金浸入镁合金阳极氧化液中进行阳极氧化；所述镁合金阳极氧化液为权利要求1-5中任一项所述。

8.根据权利要求7所述的镁合金阳极氧化的方法，其特征在于，所述镁合金阳极氧化液的温度为30-40℃，所述阳极氧化电流为3-7A，所述阳极氧化时间为5-30min。

9.根据权利要求7所述的镁合金阳极氧化的方法，其特征在于，在镁合金放入所述镁合金阳极氧化液之前进行预处理；所述预处理包括去除氧化层、除灰除油及水洗。