專利名稱：：一種用于鋅合金微弧氧化的電解液及微弧氧化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于鋅合金微弧氧化的電解液，還涉及一種使用該電解液對鋅合金進行微弧氧化的方法。
背景技術(shù)：
：鋅合金材料具有重量輕、比強度高、輾性、延展性好、易于加工的性能，廣泛用于航天、航空、汽車、建筑以及電子等行業(yè)。但由于鋅合金的電極電位比較低，在鋅合金的表面電沉積金屬膜層比較困難，因此目前對于鋅合金的腐蝕防護通常采用氰化鍍的方法進行電鍍。但氰化鍍的方法對環(huán)境的污染較大。CN1369577A公開了一種鎂合金表面處理工藝，該工藝包括將鎂合金預(yù)處理后放入堿性電解液中，采用微弧氧化設(shè)備對鎂合金表面進行微弧氧化處理，在鎂合金表面形成陶瓷層。所述堿性電解液為磷酸鹽或硅酸鹽體系的電解液，溶液的pH在8-12之間；所述磷酸鹽體系的電解液的配比包括六偏磷酸鈉(10g/L-60g/L)、硼酸鈉(2g/L-20g/L)及適量的穩(wěn)定劑；所述硅酸鹽體系的電解液的配比包括硅酸鈉(5g/L-60g/L)、三乙醇胺(2ml/L-20ml/L)、氫氧化鉀(5g/L-30g/L)及適量的穩(wěn)定劑；所述陶瓷層的厚度在10-50pm之間。在進行微弧氧化處理時，電流密度范圍在2-30A/dm2之間，處理時間在10-20min之間。該發(fā)明的工藝處理工序簡單，生產(chǎn)效率高，減少污染。然而，目前還沒有采用對鋅合金微弧氧化的方法使鋅合金獲得腐蝕防護。
發(fā)明內(nèi)容4本發(fā)明的目的在于提供一種對鋅合金進行微弧氧化的電解液，還提供一種采用該電解液對鋅合金進行微弧氧化的方法。本發(fā)明提供了一種用于鋅合金微弧氧化的電解液，其中，該電解液為含有磷酸鹽和硅酸鹽的水溶液，且電解液的pH值為6-12。本發(fā)明還提供了一種對鋅合金表面進行微弧氧化的方法，該方法包括將鋅合金材料置于盛有電解液的電解槽中，以鋅合金材料為陽極，以不銹鋼板為陰極，在微弧氧化的條件下使鋅合金材料表面形成厚度為2-100jum的微弧氧化膜，其中，所述電解液為本發(fā)明提供的電解液。本發(fā)明提供的用于鋅合金微弧氧化的電解液以及對鋅合金表面進行微弧氧化的方法，能夠在鋅合金表面形成致密的微弧氧化膜，可以有效地保護鋅合金表面不受腐蝕，提高鋅合金的使用性能，并且可以起到裝飾鋅合金表面的作用，使鋅合金的外觀裝飾性效果較好。形成微弧氧化膜的鋅合金的耐污性、表面致密度、耐磨性、耐鹽霧腐蝕性和電絕緣性均很好，而且微弧氧化膜的硬度很高，使鋅合金的應(yīng)用范圍更為廣泛。具體實施例方式本發(fā)明提供的用于鋅合金微弧氧化的電解液為含有磷酸鹽和硅酸鹽的水溶液，且電解液的pH值為6-12。根據(jù)本發(fā)明提供的電解液，在優(yōu)選情況下，所述電解液中磷酸鹽的含量為l-50g/L，更優(yōu)選為2-20g/L，所述硅酸鹽的含量為l-50g/L，更優(yōu)選為2陽20g/L。根據(jù)本發(fā)明提供的電解液，電解液中所含有的磷酸鹽和硅酸鹽為主成膜劑，是形成微弧氧化膜的主要成分。在優(yōu)選情況下，所述磷酸鹽為三偏磷酸鈉、六偏磷酸鈉、磷酸鈉、三聚磷酸鈉、多聚磷酸鈉中的一種或幾種；所述硅酸鹽為硅酸鈉和硅酸鉀中的一種或幾種。根據(jù)本發(fā)明提供的電解液，在優(yōu)選情況下，所述電解液還含有添加劑，所述添加劑為硫酸鈷、鉬酸鈉、鎢酸鈉、丙三醇和乙二胺中的一種或幾種。其中，硫酸鈷、鉬酸鈉和鎢酸鈉可以賦予檳i弧氧化膜以裝飾作用的顏色，并可以提高微弧氧化膜的硬度、均勻性及耐污性。丙三醇或乙二醇可以起到穩(wěn)定溶液的作用，使電解過程中不易產(chǎn)生溶液飛濺。所述添加劑在電解液中的總含量為5-100g/L，優(yōu)選為5-20g/L。根據(jù)本發(fā)明提供的電解液，優(yōu)選情況下，在所述電解液中，所述硫酸鈷的含量為0.1-10g/L、優(yōu)選為0.1-5g/L，鉬酸鈉的含量為0.1-10g/L、優(yōu)選為0.1-3g/L、鎢酸鈉的含量為0.1-10g/L、優(yōu)選為0.1-5g/L、丙三醇的含量為0.1-20ml/L、優(yōu)選為0.5-10ml/L，乙二胺的含量為0.1-20ml/L、優(yōu)選為0.1-10ml/L。根據(jù)本發(fā)明提供的電解液，所述電解液的pH值可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法來調(diào)節(jié)，例如通過加入堿來調(diào)節(jié)pH值為6-12，所述堿可以采用氫氧化鉀和/或氫氧化鈉，所述堿在電解液中的含量為l-20g/L，優(yōu)選為1-6g/L。本發(fā)明提供的對鋅合金表面進行微弧氧化的方法包括，將鋅合金材料置于盛有電解液的電解槽中，以鋅合金材料為陽極，以不銹鋼板為陰極，在微弧氧化的條件下使鋅合金材料表面形成厚度為2-100pm的微弧氧化膜，其中，所述電解液為本發(fā)明提供的電解液。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所述微弧氧化膜的厚度優(yōu)選為2-50|im。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，所述微弧氧化的條件包括，電流密度為0.5-10A/dm2，電壓為0-800V，電解液的溫度為15-60°C，微弧氧化的時間為2-30分鐘。本發(fā)明對鋅合金進行微弧氧化具體步驟還包括前處理和封孔。對鋅合金材料進行前處理主要為對鋅合金進行脫脂，所述脫脂的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人6員公知的各種方法，例如該方法包括將鋅合金材料浸泡于脫脂溶液中5-10分鐘，然后用水沖洗干凈。脫脂溶液中含有氫氧化鈉20-50克/升，磷酸鈉30-50克/升、硅酸鈉10-30克/升，脫脂溶液的溫度為40-85。C。所述封孔為將鋅合金表面形成的微弧氧化膜上的微孔進行封閉，然后干燥。封孔的方法可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的各種方法，例如水封閉法、鎳封、有機硅封孔等方法。本發(fā)明優(yōu)選采用水封閉法，該方法包括用70-100"C的純水浸泡附著有微弧氧化膜的鋅合金0.5-10分鐘，接著干燥。干燥可以采用10-5(TC的風(fēng)吹干。通過本發(fā)明提供的微弧氧化方法對鋅合金進行微弧氧化后，可在鋅合金表面上得到厚度為2-100微米，優(yōu)選為2-50微米的微弧氧化膜層，該微弧氧化膜不僅硬度、耐磨性、耐腐蝕性、電絕緣性均較高，而且耐污性和致密性均很好，并且外觀裝飾性很強。本發(fā)明提供的方法適用于各種鋅合金材料，鋅合金材料例如可以是型號為GZ3、GZ4、GZ5、GZ8等牌號的鋅合金材料。下面的實施例將對本發(fā)明作進一步詳細地描述。實施例1本實施例說明本發(fā)明提供的微弧氧化電解液以及微弧氧化方法。處理工件鋅合金手機殼材料型號GZ5將鋅合金手機殼浸泡于脫脂溶液中10分鐘，然后用水沖洗干凈。脫脂溶液中含有氫氧化鈉30克/升，磷酸鈉40克/升、硅酸鈉20克/升，脫脂溶液的溫度為70°C。2、微弧氧化7對鋅合金工件進行了上述脫脂處理后，浸入電解液中，該電解液為含有硅酸鈉8g/L，磷酸鈉3g/L和三偏磷酸鈉3g/L的水溶液，并用氫氧化鉀將電解液的pH值調(diào)節(jié)為8。以鋅合金為陽極，不銹鋼板為陰極，在3(TC的條件下采用0-500V的電壓、1.5A/dn^的電流密度進行微弧氧化8分鐘，然后水洗烘干。3、封孔將上述微弧氧化后的鋅合金工件浸入溫度為85t:的熱純水中5分鐘進行封孔，然后取出吹干。最終在鋅合金工件的表面得到暗紅色的、厚度為6.5微米的微弧氧化膜。實施例2本實施例說明本發(fā)明提供的微弧氧化電解液以及微弧氧化方法。對鋅合金進行與實施例l相同的脫脂和封孔方法，不同的是，微弧氧化過程為，將脫脂處理后的鋅合金工件浸入電解液中，該電解液為含有硅酸鈉8g/L，磷酸鈉3g/L、三偏磷酸鈉2g/L和硫酸鈷lg/L的水溶液，并用氫氧化鉀將該電解液的pH值調(diào)節(jié)為9。然后以鋅合金為陽極，不銹鋼板為陰極，在30。C的條件下采用0-6V的電壓、1.8A/dn^的電流密度進行微弧氧化9.5分鐘，然后水洗烘干。最終在鋅合金工件的表面得到棕色的、厚度為8微米的微弧氧化膜。性能測試(1)耐污性測試分別用棉布沾取測試溶劑異丙醇、人工汗、汽油后，在產(chǎn)品表面摩擦2分鐘，產(chǎn)品表面應(yīng)無變色、無脫落；再將測試溶劑唇膏、護手霜、粉底霜、食用油、殺蟲劑、防曬液分別在產(chǎn)品表面涂覆均勻，放置24小時后用水沖洗，產(chǎn)品表面應(yīng)無變色、無污痕為合格。其中，人工汗的配方為尿素lg/L，氯化鈉5g/L，乳酸1.14g/L，余量為水，pH值為6.5。(2)表面粗糙度測試測試儀器3D輪廓儀(北京匯德信科技有限公司，KLOCKE)測試產(chǎn)品表面的Ra值(粗糙度值的算術(shù)平均值，測試方法儀器自動掃描，顯示結(jié)果)。(3)RCA紙帶耐磨測試使用型號為F350008的RCA紙帶耐磨儀，在175克力下磨擦產(chǎn)品表面的微弧氧化膜層，磨至露出鋁合金材料表面時，記錄橡膠輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)；(4)鉛筆硬度測試(ASTMD3363-74)儀器鉛筆硬度計F130027檢驗方法按照ASTMD3363，負荷750克，鉛筆三菱UNI(5)中性鹽霧腐蝕測試將產(chǎn)品樣品置于鹽霧腐蝕試驗箱(上海源正實驗儀器有限公司，F(xiàn)QY050)內(nèi)，在35。C下用濃度為5士0.5重量X的氯化鈉水溶液在產(chǎn)品樣品表面連續(xù)噴霧8小時，然后取出進行觀測，并記錄產(chǎn)品樣品表面的腐蝕面積占膜層總面積的百分含量作為鹽霧腐蝕比例。(6)電絕緣性用萬用表對樣品表面的兩點測試電阻。將實施例1-2所得到的形成有微弧氧化膜的鋅合金材料的產(chǎn)品分別按照上述性能測試方法進行耐污性、耐刮性、表面粗糙度、RCA紙帶耐磨、鉛筆硬度、中性鹽霧腐蝕和電絕緣性的測試，測試的結(jié)果列于表l中。9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從表1的結(jié)果可以看出，采用本發(fā)明提供的對鋅合金進行微弧氧化的電解液和微弧氧化的方法對鋅合金進行微弧氧化，所得到的微弧氧化膜的耐污性、耐磨性、耐腐蝕性、表面致密度的性能均很高，并且硬度很好，拓寬了鋅合金的應(yīng)用范圍。權(quán)利要求1、一種用于鋅合金微弧氧化的電解液，其特征在于，該電解液為含有磷酸鹽和硅酸鹽的水溶液，且電解液的pH值為6-12。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其中，所述電解液中磷酸鹽的含量為l-50g/L，所述硅酸鹽的含量為l-50g/L。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解液，其中，所述電解液中磷酸鹽的含量為2-20g/L，所述硅酸鹽的含量為2-20g/L。4、根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的電解液，其中，所述磷酸鹽為三偏磷酸鈉、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉、多聚磷酸鈉和磷酸鈉中的一種或幾種；所述硅酸鹽為硅酸鈉和硅酸鉀中的一種或幾種。5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電解液，其中，所述電解液還含有添加劑，所述添加劑為硫酸鈷、鉬酸鈉、鎢酸鈉、丙三醇和乙二胺中的一種或幾種，所述添加劑在電解液中的總含量為5-100g/L。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解液，其中，在所述電解液中，所述硫酸鈷的含量為0.1-10g/L、鉬酸鈉的含量為0.1-10g/L、鎢酸鈉的含量為0.1-10g/L、丙三醇的含量為0.1-20ml/L、乙二胺的含量為0.1-20ml/L。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的電解液，其中，在所述電解液中，所述硫酸鈷的含量為0.1-5g/L、鉬酸鈉的含量為0.1-3g/L、鎢酸鈉的含量為0.1-5g/L、丙三醇的含量為0.5-10ml/L、乙二胺的含量為0.1-10ml/L。8、一種對鋅合金表面進行微弧氧化的方法，該方法包括將鋅合金材料置于盛有電解液的電解槽中，以鋅合金材料為陽極，以不銹鋼板為陰極，在微弧氧化的條件下使鋅合金材料表面形成厚度為2-100pm的微弧氧化膜，其特征在于，所述電解液為權(quán)利要求1-7中任意一項所述的電解液。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述微弧氧化的條件包括，電流密度為0.5-10A/dm2，電壓為0-800V，電解液的溫度為15-60°C，微弧氧化的時間為2-30分鐘。全文摘要本發(fā)明提供了一種用于鋅合金微弧氧化的電解液，該電解液為含有磷酸鹽和硅酸鹽的水溶液，且電解液的pH值為6-12。還提供了采用該電解液對鋅合金進行微弧氧化的方法。采用本發(fā)明提供的電解液及微弧氧化的方法可以使形成微弧氧化膜的鋅合金的耐污性、表面致密度、耐磨性、耐鹽霧腐蝕性和電絕緣性均很好，而且微弧氧化膜的硬度很高，使鋅合金的應(yīng)用范圍更為廣泛。文檔編號C25D11/02GK101435101SQ20071018714公開日2009年5月20日申請日期2007年11月16日優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日發(fā)明者清宮,李世彩,軍林,林宏業(yè),磊王,羅茂盛,南趙申請人:比亞迪股份有限公司