一种高吸收高发射镁合金微弧氧化导热涂层的制备方法与流程

1.本发明属于金属表面处理领域，具体涉及一种高吸收高发射镁合金微弧氧化导热涂层的制备方法。


背景技术：

2.电子产品的内部元件在工作过程中持续性的产生热量，而随元件表面温度逐渐升高，会因出现过热导致元件烧毁甚至爆炸。因此电子产品需要具备即时散热的能力，但因防腐、美观等需求会在电子产品表面附着一层涂层，因此热阻增加，导热性下降。涂层的导热能力与涂层的吸收率及发射率相关，当涂层的吸收率增加，吸热能力增加，元件产生的热量可及时被吸收；当涂层的发射率增加，可使涂层热阻降低，并及时将热量从内部高温区传导至外部低温区，避免了电子产品过热。
3.目前开发的导热涂层有两类：一种为具有粘合性的有机复合涂料，可黏附在材料的表面进而实现导热作用；另一种为阳极氧化涂层，通过氧化层进行热量传导。但缺点是以有机复合涂料涂层存下涂层与基体结合力不足，涂层易老化变质，耐磨性差等问题；而阳极氧化涂层较薄耐蚀性较差。因此研究具备高吸收高射率，耐蚀耐磨，成分稳定，与基材结合力好的导热涂层存在现实需求。


技术实现要素：

4.本发明提供一种高吸收高发射镁合金微弧氧化导热涂层的制备方法，能够解决现有导热涂层与基体结合力不足，涂层易老化变质，耐磨性及耐磨性较差的问题。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种高吸收高发射镁合金微弧氧化导热涂层的制备方法，在微弧氧化制备导热涂层的过程中，电解液组分包括：硅酸钠10～15g/l、六偏磷酸钠5～8g/l、含铁氧化物a 10～15g/l、含铁氧化物b 5～10g/l、氨水10～20ml/l、氢氧化钠1～3g/l和甘油30～50ml/l；工艺参数如下：电流密度5～7a/dm2，频率200～500hz，占空比20～40％，处理时间30～40min，温度25～35℃，给定电压上限范围450～500v。
7.进一步地，所述的高吸收高发射镁合金微弧氧化导热涂层的制备方法，镁合金材料为mb8、zk61、az91d或am50。
8.进一步地，所述的高吸收高发射镁合金微弧氧化导热涂层的制备方法，含铁氧化物a为四氧化三铁，含铁氧化物b为纳米四氧化三铁。
9.进一步地，所述的高吸收高发射镁合金微弧氧化导热涂层的制备方法，氨水的浓度为10wt.％-15wt.％。
10.进一步地，所述的高吸收高发射镁合金微弧氧化导热涂层的制备方法，通过氢氧化钠将电解液ph值调至12.00～13.00，然后加入氨水调节溶液ph值稳定在13.50～13.80。
11.进一步地，所述的高吸收高发射镁合金微弧氧化导热涂层的制备方法，所述甘油为优级纯，并可采用优级纯环己醇50～80ml/l或优级纯异丙醇20～40ml/l替代。
12.进一步地，所述的高吸收高发射镁合金微弧氧化导热涂层的制备方法，所制备的导热涂层吸收率为0.92～0.98、发射率为0.90～0.95。
13.本发明的有益效果为：本发明通过在制备镁合金微弧氧化涂层的过程中引入含铁氧化物，使微弧氧化涂层在原位生长过程中铁的氧化物均匀分散在微弧氧化层中；铁的氧化物(四氧化三铁)在紫外—可见光波段的吸收率高，同时控制涂层形貌使含铁涂层在红外波段的发射率高，并增加涂层耐蚀耐磨性能；因此与现有导热涂层相比，含铁微弧氧化涂层的结合力，耐蚀性能，热稳定性可进一步增强。本发明的涂层具有高吸收率及高发射率，与基材结合力强，耐蚀性能较好，同时热稳定性好。
附图说明
14.图1为az91d进行含铁氧化物掺杂后的微弧氧化制得的导热涂层的表面形貌图，放大倍数为500倍；
15.图2为az91d进行含铁氧化物掺杂后的微弧氧化制得的导热涂层xrd图；图中，横坐标2θ代表衍射角(degree)，纵坐标intensity代表相对强度(a.u.)。
具体实施方式
16.一种高吸收高发射镁合金微弧氧化导热涂层的制备方法，采用的电解液：硅酸钠10～15g/l，六偏磷酸钠5～8g/l，含铁氧化物a 10～15g/l，含铁氧化物b 5～10g/l，氨水10～20ml/l，氢氧化钠1～3g/l，甘油30～50ml/l；工艺参数如下：电流密度5～7a/dm2，频率200～500hz，占空比20～40％，处理时间30～40min，温度25～35℃，给定电压上限范围450～500v；所制涂层吸收率为0.92～0.98、发射率为0.90～0.95。
17.以下，通过实施例进一步说明本发明的方法。
18.实施例1
19.样品前处理：az91d合金切割成40
×
40
×
5mm样品，通过240#、600#、1000#砂纸分别打磨30分后置于乙醇浸泡10min，吹干表面乙醇后干燥备用。
20.样片安装：将前处理后的合金与微弧氧化电源阳极端连接，将石墨板与微弧氧化电源阴极端连接，将合金与石墨板放置于电解槽对侧。
21.电解液配制：取硅酸钠15g/l，六偏磷酸钠6g/l，含铁氧化物a15g/l，含铁氧化物b 7g/l，氢氧化钠3g/l置于烧杯中混合均匀，加入氨水20ml/l，测定溶液ph值至13.80。
22.微弧氧化电源工艺参数设定：电流密度7a/dm2，频率300hz，占空比30％，处理时间35min，给定电压上限范围480v。
23.样品制备过程中，在电解槽中安装电控搅拌机，搅拌速度为600r/min，同时电解槽内进行间接冷却，冷却温度设定为25℃。
24.本实施例所制备的微弧氧化导热涂层：吸收率为0.96，发射率为0.94。导热涂层表面形貌放大图如图1所示，导热涂层xrd图如图2所示。由图2可知，四氧化三铁颗粒成功掺杂进微弧氧化涂层中。
25.实施例2
26.样品前处理：mb8合金切割成40
×
40
×
5mm样品，通过240#、600#、1000#砂纸分别打磨30分后置于乙醇浸泡10min，吹干表面乙醇后干燥备用。
27.样片安装：将前处理后的合金与微弧氧化电源阳极端连接，将石墨板与微弧氧化电源阴极端连接，将合金与石墨板放置于电解槽对侧。
28.电解液配制：取硅酸钠10g/l，六偏磷酸钠5g/l，含铁氧化物a10g/l，含铁氧化物b 5g/l，氢氧化钠1g/l置于烧杯中混合均匀，加入氨水10ml/l，测定溶液ph值至13.50以上。
29.微弧氧化电源工艺参数设定：电流密度5a/dm2，频率200hz，占空比20％，处理时间30min，给定电压上限范围450v。
30.样品制备过程中，在电解槽中安装电控搅拌机，搅拌速度为600r/min，同时电解槽内进行间接冷却，冷却温度设定为25℃。
31.本实施例所制备的微弧氧化导热涂层：吸收率为0.93，发射率为0.93。
32.实施例3
33.样品前处理：zk61合金切割成40
×
40
×
5mm样品，通过240#、600#、1000#砂纸分别打磨30分后置于乙醇浸泡10min，吹干表面乙醇后干燥备用。
34.样片安装：将前处理后的合金与微弧氧化电源阳极端连接，将石墨板与微弧氧化电源阴极端连接，将合金与石墨板放置于电解槽对侧。
35.电解液配制：取硅酸钠12g/l，六偏磷酸钠8g/l，含铁氧化物a13g/l，含铁氧化物b 8g/l，氢氧化钠2g/l置于烧杯中混合均匀，加入氨水15ml/l，测定溶液ph值至13.70。
36.微弧氧化电源工艺参数设定：电流密度6a/dm2，频率500hz，占空比40％，处理时间40min，给定电压上限范围500v。
37.样品制备过程中，在电解槽中安装电控搅拌机，搅拌速度为600r/min，同时电解槽内进行间接冷却，冷却温度设定为25℃。
38.本实施例所制备的微弧氧化导热涂层：吸收率为0.95，发射率为0.95。