[發(fā)明專利]一種鋁合金表面金屬陶瓷復(fù)合涂層的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110387513.9
• 申請(qǐng)日: 2011-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102534720A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C25D11/04
• 分類號(hào): C25D11/04;C25D11/06
• 代理公司: 沈陽(yáng)利泰專利商標(biāo)代理有限公司 21209
• 代理人: 李樞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于表面處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及到鋁合金表面涂覆強(qiáng)化處理，特別涉及到鋁合金表面金屬陶瓷復(fù)合涂層的制備方法。?

背景技術(shù)

鋁合金具有密度小，比強(qiáng)度高，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性優(yōu)良，耐蝕，塑性和成型性好，容易加工，無(wú)低溫脆性等優(yōu)良的性能，在適用性上已成為僅次于鋼鐵的第二大金屬材料。鋁合金材料已廣泛地應(yīng)用于建筑、航空、軍事、汽車(chē)、航海、醫(yī)療等幾乎遍及所有的工業(yè)領(lǐng)域中。?

然而，鋁合金的硬度低、耐磨性和康擦傷性差，直接限制了其作為摩擦副的應(yīng)用；且蝕電位較負(fù)，腐蝕比較嚴(yán)重，也限制了其在武器，特別是在海軍裝備中的應(yīng)用。傳統(tǒng)的表面處理技術(shù)包括電鍍硬鉻、陽(yáng)極氧化、熱噴涂等均不同程度存在一定的缺陷。微弧氧化技術(shù)屬于等離子電解沉積技術(shù)，與傳統(tǒng)表面涂覆方法不同，它是在金屬基體表面直接“原位”氧化燒結(jié)出硬質(zhì)氧化物陶瓷涂層，陶瓷質(zhì)的高硬度、高阻抗和高穩(wěn)定性滿足鋁合金防海水腐蝕、高溫?zé)嵛g和改善耐磨等性能要求。尤其是在減摩條件下，微弧氧化技術(shù)可以在鋁合金表面形成硬質(zhì)氧化鋁多孔陶瓷層，其表面均勻分布的微孔有利于在摩擦過(guò)程中形成連續(xù)油膜，從而改善摩擦條件。而且該工藝處理效率高、操作工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境污染小、性價(jià)比高、適用于自動(dòng)化生產(chǎn)，在許多領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。然而作為陶瓷涂層其也存在孔隙率高、韌性差，且鈦合金微弧氧化涂層過(guò)渡層尺寸大，存在明顯的界面，結(jié)合力較差。?

脈沖電子束技術(shù)起源于20世紀(jì)60年代。直到20世紀(jì)80年代，低能強(qiáng)流脈沖電子束才開(kāi)始在材料表面改性方面獲得重視和使用。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)較高的能量沉積(0～50J/cm²)使材料表層在時(shí)間(ns～10²μs)和空間(0μm～10²μm)高度壓縮的情況下，形成10³K數(shù)量級(jí)的溫度場(chǎng)、10⁸～10⁹K/s的退火速率和?10²～10³MPa的應(yīng)力場(chǎng)，誘發(fā)一系列非平衡態(tài)的劇烈的物理化學(xué)變化，從而提高金屬材料表層的硬度、耐磨耐蝕性能，甚至疲勞性能，實(shí)現(xiàn)材料表面性能的強(qiáng)化和優(yōu)化。但由于設(shè)備的原因，目前只有俄羅斯，德國(guó)，美國(guó)，日本等的個(gè)別科研單位在這方面進(jìn)行了一些探索性工作。。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種鋁合金表面采用金屬基陶瓷強(qiáng)化的方法。?

采用的技術(shù)方案是?

一種鋁合金表面采用金屬基陶瓷強(qiáng)化的方法其特征在于包括以下步驟：?

(1)打磨鋁合金部件表面，除去表面的凸起；?

(2)清洗經(jīng)過(guò)(1)處理的鋁合金部件處理面，除去油污、雜質(zhì)；?

(3)將經(jīng)過(guò)步驟(2)處理的了鋁合金部件表面進(jìn)行微弧氧化處理，制備主要成分為三氧化二鋁陶瓷的涂層；?

(4)研磨經(jīng)過(guò)步驟(3)處理的鋁合金表面，除去微弧氧化陶瓷涂層的疏松層；?

(5)采用強(qiáng)流脈沖電子束對(duì)通過(guò)步驟(4)處理的鈦合金部件表面進(jìn)行多次轟擊處理，。?

為了進(jìn)一步提高涂層韌性、耐磨性和結(jié)合強(qiáng)度等綜合性能，上述步驟(3)中DSM30F型微弧氧化裝置微弧氧化電解液為硅酸鈉體系電解液，處理參數(shù)為：正向最大恒定電壓為400～600V，最大負(fù)向電壓為100～300V，電流密度1A/dm²～5A/dm²，脈寬1000～10000μs，脈間300～2000μs，溫度0～60℃；?

為了進(jìn)一步提高涂層的韌性、耐磨性和結(jié)合強(qiáng)度等綜合性能，上述步驟(5)中采用SOLO-型強(qiáng)流脈沖電子束設(shè)備，電子束轟擊參數(shù)為：能量密度為：5～15J/cm²，脈沖寬度：30μs，頻率：1～5Hz，脈沖次數(shù)：5～30次，真空度P＜3.5×10^-2Pa；?

上述步驟(1)中所述打磨，砂紙粒度應(yīng)在600目以內(nèi)；?

上述步驟(2)中所述表面油污及灰塵的清除，可采用酒精、丙酮等有機(jī)溶劑，或熱堿等其他溶液或方式，清洗10分鐘以上；?

上述步驟(3)中所述研磨方法包括砂紙打磨、磁力炮管、機(jī)械拋光等方式，以除去陶瓷涂層的疏松層為最佳。?

具體地說(shuō)：一種鋁合金表面金屬陶瓷復(fù)合涂層的制備方法，其包括：?

(1)采用粒度600目以內(nèi)砂紙打磨鋁合金部件表面，除去表面的凸起等缺陷，保證處理表面的精度；?

(2)采用酒精、丙酮有機(jī)溶劑，或熱堿溶液，清洗經(jīng)過(guò)(1)處理的鈦合金部件表面10分鐘以上，除去油污、雜質(zhì)；?