一种铝合金黑色微弧氧化保护膜层的电解液及其制备方法与流程

本发明属于微弧氧化，具体涉及一种铝合金黑色微弧氧化保护膜层的电解液及其制备方法。

背景技术：

1、微弧氧化(peo)，也称为电解等离子体氧化(epo)或者微弧氧化(mao)，是一种电化学表面处理工艺，用于在金属表面生成氧化物涂层。类似于阳极氧化，但它采用更高的电势，因此会发生放电，由此产生的等离子体会改变氧化层的结构。该工艺可用于在铝、镁和钛等金属上形成厚度为数十或者数百微米主要为结晶的氧化物涂层。因为可以呈现高硬度和连续屏障，所以能够形成提供抗磨损、腐蚀、热以及电绝缘的保护层。

2、目前关于微弧氧化的研究很较多，例如申请号为2011100899216的专利公开了一种在铝合金表面制备环保型微弧氧化黑色陶瓷膜的方法，步骤1：配置铝合金微弧氧化液，取去离子水倒入氧化槽中，根据加入的去离子水的体积，按照如下的质量/体积浓度称取：1g/l-10g/l的六偏磷酸钠，1g/l-3g/l的硅酸钠，0.5g/l-2g/l的氢氧化钾，0.2g/l-2g/l的氟化钠及0.5g/l-20g/l的草酸高铁铵，将称取的六偏磷酸钠、硅酸钠、氢氧化钾及氟化钠搅拌混合均匀得到微弧氧化基础电解液；再向基础电解液中加入称取的草酸高铁铵，搅拌混合均匀，得到铝合金微弧氧化液；步骤2：对铝合金依次进行表面除油清洗、水洗、铝合金微弧氧化、封闭处理和干燥后，在铝合金表面制备得到环保型微弧氧化黑色陶瓷膜。

3、又例如申请号为2019113835505公开了一种微弧氧化电解液及其应用方法、工件包括括氟锆酸钾、氢氟酸、稳定剂及水，所述氟锆酸钾的浓度为2-40g/l，所述氢氟酸的浓度为0.5-10g/l。

4、又例如申请号为2022114054586公开了一种适用于铝基板表面的高导热良绝缘复合涂层及制备方法，该制备方法包括以下具体步骤：s1、将铝基板进行前处理后，清洗吹干待用；s2、将步骤s1处理后的铝基板连接电源阳极，在酸性电解液中对铝基板进行阳极氧化处理，通过阳极氧化处理在铝基板的表面形成第一涂层，并将处理后的铝基板取出、水洗并干燥备用；s3、将步骤s2处理后的铝基板连接电源阳极，在碱性电解液中对铝基板进行等离子放电处理，使第一涂层发生晶化、致密化过程，得到高导热良绝缘复合涂层；s4、将步骤s3处理后的铝基板进行超声水洗、干燥，得到表面具有高导热良绝缘复合涂层的铝基板。

5、基于微弧氧化过程涉及化学氧化、电化学氧化、等离子体氧化因此保护膜层的形成过程十分复杂，也非常难以描述清楚微弧氧化的详细过程。目前的微弧氧化基于不同性能指标，所配置的电解液也略有不同，但是经过申请人研究发现，微弧氧化过程中在金属片(如铝合金。镁合金、钛合金)的边缘位置的保护膜层的性能指标会略小于其他区域的性能指标，进而影响整个保护膜层的使用。

技术实现思路

1、本发明为了解决金属片边缘位置保护膜层的性能指标低于其余位置的性能指标的问题，而提供一种铝合金黑色微弧氧化保护膜层的电解液及其制备方法，能够改善膜层的边缘效应，进而提高微弧氧化保护膜的整体性能。

2、为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种铝合金黑色微弧氧化保护膜层的电解液，所述电解液采用去离子水进行配制，其特征在于，电解液中包含六偏磷酸钠、氢氧化钠、硼酸、偏钒酸钠、聚丙酸钠、氟硼酸钠、尿素、辛癸基葡萄苷和水解聚马来酸酐(即hpma)，其中，六偏磷酸钠的加入量为12-18g/l，氢氧化钠的加入量为0.8-1.2g/l，硼酸的加入量为2.5-3.5g/l，偏钒酸钠的加入量为10-15g/l，聚丙酸钠的加入量为0.3-0.8g/l，氟硼酸钠的加入量为1.5-2.5ml/l，尿素的加入量为1.5-2.5g/l，辛癸基葡萄苷的加入量为3-5ml/l,水解聚马来酸酐的加入量为2-5ml/l。

4、在一些实施例中，所述电解液中六偏磷酸钠的加入量为14-16g/l、氢氧化钠的加入量为0.9-1.1g/l、硼酸的加入量为2.8-3.2g/l、偏钒酸钠的加入量为10-14g/l、聚丙酸钠的加入量为0.4-0.7g/l、氟硼酸钠的加入量为1.8-2.2ml/l、尿素的加入量为1.8-2.2g/l、辛癸基葡萄苷的加入量为3-5ml/l、水解聚马来酸酐的加入量为2-5ml/l。

5、在一些实施例中，所述电解液中六偏磷酸钠的加入量为15g/l、氢氧化钠的加入量为1g/l、硼酸的加入量为3g/l、偏钒酸钠的加入量为12g/l、聚丙酸钠的加入量为0.5g/l、氟硼酸钠的加入量为2ml/l、尿素的加入量为2g/l、辛癸基葡萄苷的加入量为4ml/l、水解聚马来酸酐的加入量为2-5ml/l。

6、本发明还提供一种铝合金黑色微弧氧化保护膜层的制备方法，其特征在于，包括：

7、(1)铝合金片预处理；

8、(2)微弧氧化电解液的配制；所述电解液采用去离子水进行配制，电解液中包含六偏磷酸钠、氢氧化钠、硼酸、偏钒酸钠、聚丙酸钠、氟硼酸钠、尿素、辛癸基葡萄苷和水解聚马来酸酐，其中，六偏磷酸钠的加入量为12-18g/l，氢氧化钠的加入量为0.8-1.2g/l，硼酸的加入量为2.5-3.5g/l，偏钒酸钠的加入量为10-15g/l，聚丙酸钠的加入量为0.3-0.8g/l，氟硼酸钠的加入量为1.5-2.5ml/l，尿素的加入量为1.5-2.5g/l，辛癸基葡萄苷的加入量为3-5ml/l,水解聚马来酸酐的加入量为2-5ml/l。

9、(3)微弧氧化反应获得具有灰色保护层的铝合金片。

10、在一些实施例中，上述步骤(2)中所述的电解液中六偏磷酸钠的加入量为14-16g/l、氢氧化钠的加入量为0.9-1.1g/l、硼酸的加入量为2.8-3.2g/l、偏钒酸钠的加入量为10-14g/l、聚丙酸钠的加入量为0.4-0.7g/l、氟硼酸钠的加入量为1.8-2.2ml/l、尿素的加入量为1.8-2.2g/l、辛癸基葡萄苷的加入量为3-5ml/l、水解聚马来酸酐的加入量为2-5ml/l。

11、在一些实施例中，上述步骤(2)中所述的电解液中六偏磷酸钠的加入量为15g/l、氢氧化钠的加入量为1g/l、硼酸的加入量为3g/l、偏钒酸钠的加入量为12g/l、聚丙酸钠的加入量为0.5g/l、氟硼酸钠的加入量为2ml/l、尿素的加入量为2g/l、辛癸基葡萄苷的加入量为4ml/l、水解聚马来酸酐的加入量为2-5m l/l。

12、在一些实施例中，所述微弧氧化反应的过程中采用恒压模式，工作电压为400-500v，占空比为7-30％，工作频率为350-800hz。

13、在一些实施例中，所述微弧氧化反应的时间为30-45min。

14、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

15、本发明的铝合金黑色微弧氧化保护膜层的电解液及其制备方法一方面能够增加微弧氧化保护膜层的厚度，使得保护膜层的厚度能够达到20μm，进而提高整个微弧氧化保护膜的整体防护性能。另一方面通过加入的辛癸基葡萄苷能够作为表面活性剂，能够减缓膜层边缘效应，进而提高保护膜层形成的质量以提高整个保护膜层的使用周期。