[發(fā)明專利]鋁合金表面易潔性微弧氧化陶瓷膜層及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410363363.1
• 申請(qǐng)日: 2014-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN104087996A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂鵬翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 呂鵬翔
• 主分類號(hào): C25D11/04
• 分類號(hào): C25D11/04;C25D11/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 侯靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金表面陶瓷膜層及其制備方法。

背景技術(shù)

陶瓷制品以其堅(jiān)固耐用、質(zhì)地精美而被廣泛地應(yīng)用于我們的生活。清洗陶瓷的污垢很自然地就成了必不可少的環(huán)節(jié)。常見的油污主要是以棕櫚酸和油酸為主的皮質(zhì)，還有植物油、動(dòng)物油及諸如柴油、潤(rùn)滑油等為主的礦物油。洗滌的實(shí)質(zhì)就是洗滌劑將油膜從待清潔物表面置換掉的過程。除去洗滌陶瓷表面的油污過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力以外，洗滌劑的使用也會(huì)造成健康和環(huán)境的不良影響。隨著健康意識(shí)的不斷增強(qiáng)，人們對(duì)無需洗滌劑就可清潔具有抗油污、自清潔的易潔陶瓷制品青睞有加。易潔陶瓷是指，在正常使用過程中，依靠其表面特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，使得污染物自發(fā)脫落、不易粘附，而無需使用洗滌劑等外力的作用保持自身表面清潔的陶瓷。陶瓷表面能是影響陶瓷表面易潔性的最重要因素。隨著陶瓷表面能的提高，陶瓷表面上的油滴在水中的接觸角變大，即油滴的粘附功變小，此時(shí)油滴變現(xiàn)為更容易脫離陶瓷的表面，即是說陶瓷的易潔性能變好。相關(guān)研究表明，具有良好易潔性的陶瓷的表面能一般大于72.8mJ/m²，并且其極性分子量大于58.0mJ/m²，滿足這樣條件的陶瓷，水可以在油/陶瓷界面自由擴(kuò)展，進(jìn)而使得油/陶瓷界面慢慢消失，油滴則因失去粘附而脫離陶瓷表面浮起，陶瓷就實(shí)現(xiàn)了自清潔。現(xiàn)在通用的表征陶瓷易潔性的是陶瓷表面單位面積油污殘余量，當(dāng)滿足單位面積油污殘余量A≤0.05×10^-4g·cm²時(shí)，就表明陶瓷的易潔性良好。

調(diào)節(jié)陶瓷釉層內(nèi)堿金屬的含量，適當(dāng)提高表面的粗糙度都會(huì)提高陶瓷表面能，從而提高陶瓷表面的易潔性。現(xiàn)有的易潔陶瓷制造工藝包括：配料、球磨、熔制、水淬、、揀選、干磨、過篩、球磨、陳腐、施釉、干燥和燒成，共計(jì)12道工序。其中，燒成溫度在1150℃～1300℃之間，燒成時(shí)間在8小時(shí)左右。由此可見，該方法工藝復(fù)雜，能耗高，生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)。值得指出處的是，由于需要高溫?zé)Y(jié)釉層，該方法只能應(yīng)用在能夠涂釉層且耐高溫的陶瓷表面，金屬及其合金由于熔點(diǎn)低、熱膨脹系數(shù)大而不能采用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)其表面自潔功能，這使得陶瓷表面易潔技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有易潔陶瓷的制備過程時(shí)間長(zhǎng)、能耗高，而且只能應(yīng)用在少數(shù)經(jīng)燒制而成的一些產(chǎn)品上，限制其應(yīng)用的問題，而提供鋁合金表面易潔性微弧氧化陶瓷膜層及其制備方法。

鋁合金表面易潔性微弧氧化陶瓷膜層是鋁合金通過微弧氧化制備而成表面能大于73.1mJ/m²，極性分子量大于60.0mJ/m²，單位面積油污殘余量A≤0.05×10^-4g·cm²的鋁合金表面易潔性微弧氧化陶瓷膜層。

鋁合金表面易潔性微弧氧化陶瓷膜層的制備方法是按照以下步驟進(jìn)行的：

以鋁合金工件為陽(yáng)極，以電解槽的不銹鋼板為陰極，將鋁合金工件陽(yáng)極浸沒于工作液中，然后在陰極和陽(yáng)極兩側(cè)施加雙極性脈沖電，并在正向電壓為350V～650V、反向電壓為20V～120V，電流密度為0.5A/dm²～20A/dm²，頻率為200Hz～2000Hz，占空比為10％～40％及溫度低于80℃的條件下，處理3min～60min，即得到鋁合金表面易潔性微弧氧化陶瓷膜層。

本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明制備的易潔性微弧氧化陶瓷膜層表面能大于72.8mJ/m²，極性分子量大于58.0mJ/m²，其單位面積油污殘余量A≤0.05×10^-4g·cm²，膜層厚度為10μm～80μm，具有良好的抗油污、自清潔能力。

2、本發(fā)明采用的微弧氧化處理工藝簡(jiǎn)單，工件無需前處理，只需微弧氧化放電、清洗和干燥3道工序。微弧放電處理時(shí)間一般在3min～60min。由于微弧氧化處理時(shí)間短，并且放電只發(fā)生在工件表面，工件基體的溫度在微弧氧化處理前后變化不大，微弧氧化的能源利用率較現(xiàn)有的易潔陶瓷制造工藝高。值得指出的是微弧氧化技術(shù)使用堿性工作液，并且可以根據(jù)膜層功能的需要添加懸濁顆粒，這使得利用微弧氧化技術(shù)能夠在鋁鎂鈦等金屬及其合金表面原位生成一層具有易潔特性的陶瓷膜層。

本發(fā)明用于鋁合金表面易潔性微弧氧化陶瓷膜層及其制備。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式之間的任意組合。