含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金的微弧氧化处理方法

摘要

本发明提供了一种含LPSO相的Mg‑Gd‑Y‑Zn‑Zr镁合金的微弧氧化处理方法，该处理方法包括：将含LPSO相的Mg‑Gd‑Y‑Zn‑Zr镁合金设计处理得到待氧化试样；将待氧化试样置于微弧氧化前处理液中超声处理；取出后清洗，并放置烘箱进行烘干，得到烘干后的待氧化试样；并置入含有微弧氧化电解水溶液的电解槽内，进行微弧氧化处理即可；本发明采用微弧氧化工艺，在硅酸盐体系中加入了成膜致密剂和乙二胺四乙酸二钠，使含LPSO相的Mg‑Gd‑Y‑Zn‑Zr镁合金表面形成稳定的微弧氧化膜层；本发明实现含LPSO相的Mg‑Gd‑Y‑Zn‑Zr镁合金表面微弧氧化陶瓷膜制备，该方法成膜时间短、工序简单、操作方便。

说明书

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金的微弧氧化处理方法。

背景技术

镁合金作为最轻的金属结构材料，具有比强度和比刚度高、减震性能好、铸造性能良、切削性优良、屏蔽干扰性良好等特点，在汽车、3C、国防军工、航空航天等领域具有广阔的应用前景。但镁在金属结构材料中具有最低的标准电极电位，而且其氧化膜疏松多孔，不能形成有效的稳定保护膜，在大多数腐蚀性环境下容易出现电偶腐蚀、环境腐蚀等腐蚀问题，不能持续使用，限制了镁合金的广泛应用。因此，如何提高镁合金的耐蚀性已成为镁合金广泛应用必须解决的瓶颈问题。

微弧氧化作为一种新兴的表面处理手段，是将铝、镁、钛等阀金属及其合金置于电解液中，利用电化学方法，在热化学、等离子体化学及电化学作用下，使材料表面产生火花放电斑点原位生成陶瓷氧化膜层。该方法获得的膜层具有结构紧密、结合力高、耐蚀性强、硬度高等特点。通过此种处理方法，可以大幅改善镁合金的耐蚀性能。

Mg-Gd-Y-Zn-Zr系镁合金因其内部存在LPSO相，因此可以提高材料的塑性性能，其成分、组织与普通镁合金存在较大的差别，因此含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr系镁合金微弧氧化的配方和工艺也存在一定的差异。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金的微弧氧化处理方法。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金的微弧氧化处理方法，其包括如下步骤：

(1)、将含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金设计处理成长度为25mm、宽度为25mm和高度为6mm的试片，得到待氧化试样；

(2)、将待氧化试样置于微弧氧化前处理液中，微弧氧化前处理液的温度为30-45℃，超声处理的时间为3-5min；

(3)、将待氧化试样从步骤(2)的微弧氧化前处理液中取出后，置于去离子水中清洗，并放置烘箱进行烘干，得到烘干后的待氧化试样；

(4)、将烘干后的待氧化试样置入含有微弧氧化电解水溶液的电解槽内，该待氧化试样作为阳极，不锈钢作为阴极，接通微弧氧化电源进行微弧氧化处理，形成稳定且致密的微弧氧化膜层的镁合金，之后置于去离子水中清洗1-2min，取出后烘干即可。

进一步地，步骤(1)中，含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金的制备：通过半连续铸造方式生产出合金铸棒，然后进行固溶处理和时效处理；合金铸棒的直径为300±1mm，结晶器的高度为150±1mm，铸造的速度为45-55mm/min，二次冷却水流量为150±1L/min；固溶处理的温度为505±1℃，时间为18±0.1h，然后空冷；时效处理的温度为200±1℃，时间为60±0.1h，然后空冷。

进一步地，步骤(1)中，含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金中Gd为8.0-9.0wt％，Y为2.5-3.0wt％，Zn为1.5-2.5wt％，Zr为0.45-0.55wt％，其余为Mg含量及一些杂质含量。

进一步地，步骤(2)中，微弧氧化前处理液含有3-6g/L的氢氧化钠和2-8g/L的硅酸钠溶液。

进一步地，步骤(3)中，清洗的时间为1-2min；所述烘干的温度为40-50℃，烘干的时间为5-10min。

进一步地，步骤(4)中，微弧氧化电解水溶液中包括5-10g/L的硅酸钠、4-8g/L的氢氧化钠、4-8g/L的成膜致密剂、2-4g/L的乙二胺四乙酸二钠。

进一步地，成膜致密剂选自氟化钠和氟化钾中的一种以上。

进一步地，步骤(4)中，微弧氧化处理的时间为3-5min，平均电流为4-8A/dm

进一步地，步骤(4)中，烘干的温度为40-50℃，烘干的时间为5-10min。

进一步地，步骤(4)中，微弧氧化膜厚度为10-15μm。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：

第一、本发明采用微弧氧化工艺，在硅酸盐体系中加入了成膜致密剂和乙二胺四乙酸二钠，使含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金表面形成稳定的微弧氧化膜层。

第二、本发明的微弧氧化前处理液和微弧氧化电解水溶液均不含环保限制元素、成分简单、成本低廉。

第三、本发明可快速实现含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金表面微弧氧化陶瓷膜的快速制备，该方法成膜时间短、工序简单、操作方便。

具体实施方式

本发明提供了一种含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金的微弧氧化处理方法。

以下结合实施例对本发明作进一步的说明。

本发明的实施例所采用的化学试剂均为市售、国产品牌、分析纯级别。

实施例1：

本实施例的含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金的微弧氧化处理方法包括如下步骤：

(1)、将含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金设计处理成长度为25mm、宽度为25mm和高度为6mm的试片，得到待氧化试样，其中，含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金中Gd为8.0wt％，Y为2.5wt％，Zn为1.6wt％，Zr为0.45wt％，其余为Mg含量及一些杂质含量。

(2)、将待氧化试样置于微弧氧化前处理液中，微弧氧化前处理液的温度为30℃，超声处理时间为3min；其中，微弧氧化前处理液含有3g/L的氢氧化钠和2g/L的硅酸钠溶液。

(3)、将待氧化试样从步骤(2)的微弧氧化前处理液中取出后，置于去离子水中清洗1min，并放置烘箱进行烘干，得到烘干后的待氧化试样；其中，烘干的温度为40℃，烘干的时间为7min。

(4)、将烘干后的待氧化试样置入含有微弧氧化电解水溶液的电解槽内，该待氧化试样作为阳极，不锈钢作为阴极，接通微弧氧化电源进行微弧氧化处理，微弧氧化处理的时间为5min，平均电流为4A/dm

其中，步骤(1)中，含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金的制备：通过半连续铸造方式生产出合金铸棒，然后进行固溶处理和时效处理；合金铸棒的直径为300mm，结晶器的高度为150mm，铸造的速度为45mm/min，二次冷却水流量为150L/min；固溶处理的温度为505℃，时间为18h，然后空冷；时效处理的温度为200℃，时间为60h，然后空冷。

实施例2：

本实施例的含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金的微弧氧化处理方法包括如下步骤：

(1)、将含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金设计处理成长度为25mm、宽度为25mm和高度为6mm的试片，得到待氧化试样；其中，含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金中Gd为8.5wt％，Y为2.7wt％，Zn为1.9wt％，Zr为0.48wt％，其余为Mg含量及一些杂质含量。

(2)、将待氧化试样置于微弧氧化前处理液中，微弧氧化前处理液的温度为35℃，超声处理时间为5min；其中，微弧氧化前处理液含有5g/L的氢氧化钠和4g/L的硅酸钠溶液。

(3)、将待氧化试样从步骤(2)的微弧氧化前处理液中取出后，置于去离子水中清洗2min，并放置烘箱进行烘干，得到烘干后的待氧化试样；其中，烘干的温度为45℃，烘干的时间为5min。

(4)、将烘干后的待氧化试样置入含有微弧氧化电解水溶液的电解槽内，该待氧化试样作为阳极，不锈钢作为阴极，接通微弧氧化电源进行微弧氧化处理，微弧氧化处理的时间为4min，平均电流为6A/dm

其中，步骤(1)中，含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金的制备：通过半连续铸造方式生产出合金铸棒，然后进行固溶处理和时效处理；合金铸棒的直径为300mm，结晶器的高度为150mm，铸造的速度为50mm/min，二次冷却水流量为150L/min；固溶处理的温度为505℃，时间为18h，然后空冷；时效处理的温度为200℃，时间为60h，然后空冷。

实施例3：

本实施例的含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金的微弧氧化处理方法包括如下步骤：

(1)、将含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金设计处理成长度为25mm、宽度为25mm和高度为6mm的试片，得到待氧化试样；其中，含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金中Gd为9.0wt％，Y为3.0wt％，Zn为2.5wt％，Zr为0.55wt％，其余为Mg含量及一些杂质含量。

(2)、将待氧化试样置于微弧氧化前处理液中，前处理液的温度为45℃，超声处理时间为5min；其中，微弧氧化前处理液含有6g/L的氢氧化钠和8g/L的硅酸钠溶液。

(3)、将待氧化试样从步骤(2)的微弧氧化前处理液中取出后，置于去离子水中清洗2min，并放置烘箱进行烘干，得到烘干后的待氧化试样；烘干的温度为50℃，烘干的时间为10min。

(4)、将烘干后的待氧化试样置入含有微弧氧化电解水溶液的电解槽内，该待氧化试样作为阳极，不锈钢作为阴极，接通微弧氧化电源进行微弧氧化处理，微弧氧化处理的时间为5min，平均电流为8A/dm

其中，步骤(1)中，含LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr镁合金的制备：通过半连续铸造方式生产出合金铸棒，然后进行固溶处理和时效处理；合金铸棒的直径为300mm，结晶器的高度为150mm，铸造的速度为55mm/min，二次冷却水流量为150L/min；固溶处理的温度为505℃，时间为18h，然后空冷；时效处理的温度为200℃，时间为60h，然后空冷。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。