CN1936099A - 以淡水为溶剂的微弧氧化处理工艺 - Google Patents

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Abstract

以淡水为溶剂的微弧氧化处理工艺，它涉及微弧氧化处理工艺。它解决了微弧氧化处理工艺过程中必须使用去离子水的缺陷。以淡水为溶剂的微弧氧化处理工艺中用淡水作为工作液溶剂，加入其它化学制剂，工件先进行预处理，再放入工作液中，并采用专利申请号为200410044005的具有放电间隙吸收电路的高频大功率微弧氧化脉冲电源，以工件为阳极，不锈钢槽体为阴极，在正向电压为100～700V，负相电压为10～300V，电源频率为1～3000Hz、电流密度为0.2～40A/dm2，工作液低于50℃的条件下进行微弧氧化处理。本发明的微弧氧化处理工艺不需要配备去离子水处理***，减少了加工成本，降低了工艺难度、增强了工艺的可操作性。本发明采用淡水作为工作液溶剂提高了加工效率和微弧氧化陶瓷膜层的耐腐蚀性能。

Description

以淡水为溶剂的微弧氧化处理工艺
技术领域
本发明涉及微弧氧化处理工艺。
背景技术
微弧氧化技术因可以有效地将金属材料与陶瓷材料的性能优势有机的结合起来，极大的扩展了金属材料的应用范围，备受各种行业部门的重视，经过长期发展微弧氧化处理工艺日趋完善。但以非去离子水为工作液溶剂，水中的杂质导致被处理件表面无法正常放电，影响陶瓷膜层的生成，对微弧氧化膜层的生长和性能都具有极大的破坏性，会出现裂纹甚至陶瓷膜层大面积脱落；所以目前的微弧氧化处理工艺过程中必须使用去离子水。去离子水不仅生产成本高，而且由于工艺对去离子水要求的严格，同时增加了工艺操作过程中的难度，制约了微弧氧化技术的快速发展和广泛应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决微弧氧化处理工艺过程中必须使用去离子水的缺陷，而提供的以淡水为溶剂的微弧氧化处理工艺。
以淡水为溶剂微弧氧化处理铝及铝合金工艺中以淡水为工作液溶剂，每升工作液体系中含有0.5～10g硅酸钠、1.2～5g硼酸钠、0.2～19g铝酸钠、0.2～10.5g氢氧化钾、0.1～0.5g二氧化锰、1.4～2.8g氧化铁、0.2～1.1g醋酸铜、1.2～1.5g钒酸钠、1.2～2.5g二氧化钛、0.8～2.7g碳酸氨、1～2.5g乙酸氨、1.2～2.9g苹果酸钠、0.5～0.9g钼酸锌、3～3.5g氧化镁粉、2.3～3.4g氧化硒粉、1.2～2.9g苹果酸镁、0.1～1.4g磷酸钠、0.5～0.9g钴酸钠、0.2～2.3g高锰酸钾、0.4～1.7g硼酸氨、0.5～4.3g钨酸钠、1～1.5mL双氧水和/或0.3～1.3g草酸铜；铝及铝合金工件先进行预处理，再放入工作液中，并采用专利申请号为200410044005的具有放电间隙吸收电路的高频大功率微弧氧化脉冲电源，以铝及铝合金工件为阳极，不锈钢槽体为阴极，在正向电压为100～700V，负相电压为10～300V，电源频率为1～3000Hz、电流密度为0.2～40A/dm2，工作液温度低于50℃的条件下进行微弧氧化处理。
以淡水为溶剂微弧氧化处理镁及镁合金工艺中以淡水为工作液溶剂，每升工作液体系中含有0.5～30g硅酸钠、0.4～1.7g硼酸氨、0.2～40g铝酸钠、0.2～8.5g氢氧化钾、0.2～2.8g氢氧化钠、1～3.5g氧化镁粉、1.2～2.9g苹果酸镁、0.5～0.9g钼酸锌、0.1～1.4g焦磷酸钠、0.15～0.35g钼酸钾、0.2～2.3g高锰酸钾、1.4～2.8g氧化铁、0.2～1.1g醋酸铜、1.2～1.5g钒酸钠、1.2～2.5g二氧化钛、0.5～4.3g钨酸钠和/或0.1～1.5mL双氧水；镁及镁合金工件先进行预处理，再放入工作液中，并采用专利申请号为200410044005的具有放电间隙吸收电路的高频大功率微弧氧化脉冲电源，以镁及镁合金工件为阳极，不锈钢槽体为阴极，在正向电压为100～700V，负相电压为10～300V，电源频率为1～3000Hz、电流密度为0.2～40A/dm2，工作液温度低于50℃的条件下进行微弧氧化处理。
以淡水为溶剂微弧氧化处理钛及钛合金工艺中以淡水为工作液溶剂，每升工作液体系中含有0.1～15g硅酸钠、0.5～22g铝酸钠、0.2～15.5g氢氧化钾、0.2～5.8g氢氧化钠、3～3.5g氧化镁粉、1～2.5g乙酸氨、1.2～2.9g苹果酸镁、0.5～3.9g钴酸钠、0.15～1.35g钼酸钾、0.2～2.3g高锰酸钾、0.4～1.7g硼酸氨、1.4～2.8g氧化铁、0.2～1.1g醋酸铜、1.2～1.5g钒酸钠、1.2～2.5g二氧化钛、0.5～4.3g钨酸钠、1～1.5mL双氧水、0.3～1.3g草酸铜和/或1.4～4.8g氧化铁；钛及钛合金工件先进行预处理，再放入工作液中，并采用专利申请号为200410044005的具有放电间隙吸收电路的高频大功率微弧氧化脉冲电源，以钛及钛合金工件为阳极，不锈钢槽体为阴极，在正向电压为100～700V，负相电压为10～300V，电源频率为1～3000Hz、电流密度为0.2～40A/dm2，工作液温度低于50℃的条件下进行微弧氧化处理。
本发明中的淡水为经过过滤的自来水、江水、河水、湖水、溪水、泉水、井水或地下水，不必使用去离子水。本发明在工件表面短时间微弧氧化生成防腐陶瓷膜层、长时间微弧氧化生成防腐陶瓷膜层，陶瓷膜层不裂纹，不发生大面积脱落，本发明生成的硬质陶瓷膜层硬度可达HV2500以上，电绝缘性可达100MΩ，在盐雾中的耐腐蚀能力在100小时以上。本发明微弧氧化处理工艺不需要配备去离子水处理***，生产成本低，而且工艺简单、操作过程要求低，可操作性强。本发明用淡水为工作液溶剂不仅提高了加工效率，同时增加了微弧氧化陶瓷膜层的耐腐蚀性。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式以淡水为溶剂的微弧氧化处理工艺以淡水为溶剂微弧氧化处理铝及铝合金工艺中以淡水为工作液溶剂，每升工作液体系中含有0.5～10g硅酸钠、1.2～5g硼酸钠、0.2～19g铝酸钠、0.2～10.5g氢氧化钾、0.1～0.5g二氧化锰、1.4～2.8g氧化铁、0.2～1.1g醋酸铜、1.2～1.5g钒酸钠、1.2～2.5g二氧化钛、0.8～2.7g碳酸氨、1～2.5g乙酸氨、1.2～2.9g苹果酸钠、0.5～0.9g钼酸锌、3～3.5g氧化镁粉、2.3～3.4g氧化硒粉、1.2～2.9g苹果酸镁、0.1～1.4g磷酸钠、0.5～0.9g钴酸钠、0.2～2.3g高锰酸钾、0.4～1.7g硼酸氨、0.5～4.3g钨酸钠、1～1.5mL双氧水和/或0.3～1.3g草酸铜；铝及铝合金工件先进行预处理，再放入工作液中，并采用专利申请号为200410044005的具有放电间隙吸收电路的高频大功率微弧氧化脉冲电源，以铝及铝合金工件为阳极，不锈钢槽体为阴极，在正向电压为100～700V，负相电压为10～300V，电源频率为1～3000Hz、电流密度为0.2～40A/dm2，工作液温度低于50℃的条件下进行微弧氧化处理。微弧氧化处理后进行封孔、清洗、烘干即得到有微弧氧化陶瓷膜层的铝及铝合金工件。
本实施方式可根据所需微弧氧化陶瓷膜层厚度控制微弧氧化时间。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：为工作液溶剂的淡水中氯元素含量低于2g/L、PH值为6.5～8。其它与实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：铝及铝合金预处理为除油和清洗。其它与实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：微弧氧化在正向电压为200～600V，负相电压为50～250V，电源频率为10～2900Hz、电流密度为1～35A/dm2的条件下进行。其它与实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：微弧氧化在正向电压为300～500V，负相电压为80～220V，电源频率为50～2800Hz、电流密度为5～30A/dm2的条件下进行。其它与实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式以淡水为溶剂的微弧氧化处理工艺以淡水为溶剂微弧氧化处理镁及镁合金工艺中以淡水为工作液溶剂，每升工作液体系中含有0.5～30g硅酸钠、0.4～1.7g硼酸氨、0.2～40g铝酸钠、0.2～8.5g氢氧化钾、0.2～2.8g氢氧化钠、1～3.5g氧化镁粉、1.2～2.9g苹果酸镁、0.5～0.9g钼酸锌、0.1～1.4g焦磷酸钠、0.15～0.35g钼酸钾、0.2～2.3g高锰酸钾、1.4～2.8g氧化铁、0.2～1.1g醋酸铜、1.2～1.5g钒酸钠、1.2～2.5g二氧化钛、0.5～4.3g钨酸钠和/或0.1～1.5mL双氧水；镁及镁合金工件先进行预处理，再放入工作液中，并采用专利申请号为200410044005的具有放电间隙吸收电路的高频大功率微弧氧化脉冲电源，以镁及镁合金工件为阳极，不锈钢槽体为阴极，在正向电压为100～700V，负相电压为10～300V，电源频率为1～3000Hz、电流密度为0.2～40A/dm2，工作液温度低于50℃的条件下进行微弧氧化处理。微弧氧化处理后进行封孔、清洗、烘干即得到有微弧氧化陶瓷膜层的镁及镁合金工件。
本实施方式可根据所需微弧氧化陶瓷膜层厚度控制微弧氧化时间。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六的不同点是：为工作液溶剂的淡水中氯元素含量低于2g/L、PH值为6.5～8。其它与实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六的不同点是：镁及镁合金预处理为除油和清洗。其它与实施方式六相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六的不同点是：微弧氧化在正向电压为200～600V，负相电压为50～250V，电源频率为10～2900Hz、电流密度为1～35A/dm2的条件下进行。其它与实施方式六相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式六的不同点是：微弧氧化在正向电压为300～500V，负相电压为80～220V，电源频率为50～2800Hz、电流密度为5～30A/dm2的条件下进行。其它与实施方式六相同。
具体实施方式十一：本实施方式以淡水为溶剂微弧氧化处理钛及钛合金工艺中以淡水为工作液溶剂，每升工作液体系中含有0.1～15g硅酸钠、0.5～22g铝酸钠、0.2～15.5g氢氧化钾、0.2～5.8g氢氧化钠、3～3.5g氧化镁粉、1～2.5g乙酸氨、1.2～2.9g苹果酸镁、0.5～3.9g钴酸钠、0.15～1.35g钼酸钾、0.2～2.3g高锰酸钾、0.4～1.7g硼酸氨、1.4～2.8g氧化铁、0.2～1.1g醋酸铜、1.2～1.5g钒酸钠、1.2～2.5g二氧化钛、0.5～4.3g钨酸钠、1～1.5mL双氧水、0.3～1.3g草酸铜和/或1.4～4.8g氧化铁；钛及钛合金工件先进行预处理，再放入工作液中，并采用专利申请号为200410044005的具有放电间隙吸收电路的高频大功率微弧氧化脉冲电源，以钛及钛合金工件为阳极，不锈钢槽体为阴极，在正向电压为100～700V，负相电压为10～300V，电源频率为1～3000Hz、电流密度为0.2～40A/dm2，工作液温度低于50℃的条件下进行微弧氧化处理。微弧氧化处理后进行封孔、清洗、烘干即得到有微弧氧化陶瓷膜层的钛及钛合金工件。
本实施方式可根据所需微弧氧化陶瓷膜层厚度控制微弧氧化时间。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式十一的不同点是：为工作液溶剂的淡水中氯元素含量低于2g/L、PH值为6.5～8。其它与实施方式十一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式十一的不同点是：钛及钛合金预处理为除油和清洗。其它与实施方式十一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式十一的不同点是：微弧氧化在正向电压为200～600V，负相电压为50～250V，电源频率为10～2900Hz、电流密度为1～35A/dm2的条件下进行。其它与实施方式十一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式十一的不同点是：微弧氧化在正向电压为300～500V，负相电压为80～220V，电源频率为50～2800Hz、电流密度为5～30A/dm2的条件下进行。其它与实施方式十一相同。
具体实施方式十六：本实施方式以淡水为溶剂微弧氧化处理铝合金工艺中选用直径为30mm、厚度为5mm的圆片LY12铝合金，工作液中含有：碳酸氨(0.8～2.7g/L)、硅酸钠(2～4.0g/L)、乙酸氨(1～2.5g/L)、铝酸钠(1.0～2.3g/L)、氢氧化钾(0.5～2.3g/L)、苹果酸钠(1.2～2.9g/L)和钼酸锌(0.5～0.9g/L)，采用普通城市自来水(国标GB5749-85)配制工作液，并用专利申请号为200410044005的具有放电间隙吸收电路的高频大功率微弧氧化脉冲电源，正电压设置为500V，负电压设置为105V，电流密度设置为2～8A/dm2，工作液温度控制在50℃以内，加工5～15min停止，铝合金工件表面生成防腐膜层。
具体实施方式十七：本实施方式以淡水为溶剂微弧氧化处理钛工艺中选用120×120mm的方片TA1工业纯钛，工作液中含有：硅酸钠(1～4.5g/L)、硼酸氨(0.5～1.5g/L)、铝酸钠(1.0～2.5g/L)、氢氧化钠(0.2～1.0g/L)和氧化铁(1.4～2.8g/L)，采用经过滤的地下水配制工作液，并用专利申请号为200410044005的具有放电间隙吸收电路的高频大功率微弧氧化脉冲电源，正电压设置为620～680V，负电压设置为220～280V，电流密度设置为10～40A/dm2，工作液温度控制在50℃以内，加工120～190min停止，工业纯钛工件表面生成硬质陶瓷膜层。
具体实施方式十八：本实施方式以淡水为溶剂微弧氧化处理镁合金工艺中选用50×35mm的AZ91D镁合金，工作液中含有：钨酸钠(0.5～4.3g/L)、铝酸钠(0.2～5.8g/L)、硼酸氨(0.4～1.7g/L)、氢氧化钠(0.6～1.6g/L)、高锰酸钾(0.5～2.3g/L)和双氧水(0.1～0.5ml/L)，采用经过滤的江水配制工作液，并用专利申请号为200410044005的具有放电间隙吸收电路的高频大功率微弧氧化脉冲电源，正电压设置为490V，负电压设置为105V，电流密度设置为2～7A/dm2，工作液温度控制在50℃之内，加工10～60min停止，镁合金工件表面生成硬质陶瓷膜层。

Claims (9)

1、以淡水为溶剂的微弧氧化处理工艺，其特征在于以淡水为溶剂微弧氧化处理铝及铝合金工艺中以淡水为工作液溶剂，每升工作液体系中含有0.5～10g硅酸钠、1.2～5g硼酸钠、0.2～19g铝酸钠、0.2～10.5g氢氧化钾、0.1～0.5g二氧化锰、1.4～2.8g氧化铁、0.2～1.1g醋酸铜、1.2～1.5g钒酸钠、1.2～2.5g二氧化钛、0.8～2.7g碳酸氨、1～2.5g乙酸氨、1.2～2.9g苹果酸钠、0.5～0.9g钼酸锌、3～3.5g氧化镁粉、2.3～3.4g氧化硒粉、1.2～2.9g苹果酸镁、0.1～1.4g磷酸钠、0.5～0.9g钴酸钠、0.2～2.3g高锰酸钾、0.4～1.7g硼酸氨、0.5～4.3g钨酸钠、1～1.5mL双氧水和/或0.3～1.3g草酸铜；铝及铝合金工件先进行预处理，再放入工作液中，并采用专利申请号为200410044005的具有放电间隙吸收电路的高频大功率微弧氧化脉冲电源，以铝及铝合金工件为阳极，不锈钢槽体为阴极，在正向电压为100～700V，负相电压为10～300V，电源频率为1～3000Hz、电流密度为0.2～40A/dm2，工作液温度低于50℃的条件下进行微弧氧化处理。
2、根据权利要求1所述的以淡水为溶剂的微弧氧化处理工艺，其特征在于为工作液溶剂的淡水中氯元素含量低于2g/L、PH值为6.5～8。
3、根据权利要求1所述的以淡水为溶剂的微弧氧化处理工艺，其特征在于铝及铝合金预处理为除油和清洗。
4、根据权利要求1所述的以淡水为溶剂的微弧氧化处理工艺，其特征在于微弧氧化在正向电压为200～600V，负相电压为50～250V，电源频率为10～2900Hz、电流密度为1～35A/dm2的条件下进行。
5、根据权利要求1所述的以淡水为溶剂的微弧氧化处理工艺，其特征在于微弧氧化在正向电压为300～500V，负相电压为80～220V，电源频率为50～2800Hz、电流密度为5～30A/dm2的条件下进行。
6、以淡水为溶剂的微弧氧化处理工艺，其特征在于以淡水为溶剂微弧氧化处理镁及镁合金工艺中以淡水为工作液溶剂，每升工作液体系中含有0.5～30g硅酸钠、0.4～1.7g硼酸氨、0.2～40g铝酸钠、0.2～8.5g氢氧化钾、0.2～2.8g氢氧化钠、1～3.5g氧化镁粉、1.2～2.9g苹果酸镁、0.5～0.9g钼酸锌、0.1～1.4g焦磷酸钠、0.15～0.35g钼酸钾、0.2～2.3g高锰酸钾、1.4～2.8g氧化铁、0.2～1.1g醋酸铜、1.2～1.5g钒酸钠、1.2～2.5g二氧化钛、0.5～4.3g钨酸钠和/或0.1～1.5mL双氧水；镁及镁合金工件先进行预处理，再放入工作液中，并采用专利申请号为200410044005的具有放电间隙吸收电路的高频大功率微弧氧化脉冲电源，以镁及镁合金工件为阳极，不锈钢槽体为阴极，在正向电压为100～700V，负相电压为10～300V，电源频率为1～3000Hz、电流密度为0.2～40A/dm2，工作液温度低于50℃的条件下进行微弧氧化处理。
7、根据权利要求6所述的以淡水为溶剂的微弧氧化处理工艺，其特征在于为工作液溶剂的淡水中氯元素含量低于2g/L、PH值为6.5～8。
8、以淡水为溶剂的微弧氧化处理工艺，其特征在于以淡水为溶剂微弧氧化处理钛及钛合金工艺中以淡水为工作液溶剂，每升工作液体系中含有0.1～15g硅酸钠、0.5～22g铝酸钠、0.2～15.5g氢氧化钾、0.2～5.8g氢氧化钠、3～3.5g氧化镁粉、1～2.5g乙酸氨、1.2～2.9g苹果酸镁、0.5～3.9g钴酸钠、0.15～1.35g钼酸钾、0.2～2.3g高锰酸钾、0.4～1.7g硼酸氨、1.4～2.8g氧化铁、0.2～1.1g醋酸铜、1.2～1.5g钒酸钠、1.2～2.5g二氧化钛、0.5～4.3g钨酸钠、1～1.5mL双氧水、0.3～1.3g草酸铜和/或1.4～4.8g氧化铁；钛及钛合金工件先进行预处理，再放入工作液中，并采用专利申请号为200410044005的具有放电间隙吸收电路的高频大功率微弧氧化脉冲电源，以钛及钛合金工件为阳极，不锈钢槽体为阴极，在正向电压为100～700V，负相电压为10～300V，电源频率为1～3000Hz、电流密度为0.2～40A/dm2，工作液温度低于50℃的条件下进行微弧氧化处理。
9、根据权利要求8所述的以淡水为溶剂的微弧氧化处理工艺，其特征在于为工作液溶剂的淡水中氯元素含量低于2g/L、PH值为6.5～8。
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