[發(fā)明專利]一種用于制備N摻雜微弧氧化陶瓷層的電解液

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610159875.5
• 申請(qǐng)日: 2016-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN105714354A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王紅星;白允強(qiáng);毛向陽;薛亞軍;施超;王濤;譚國(guó)源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號(hào): C25D11/06
• 分類號(hào): C25D11/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 鄧麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金的表面處理，特指一種用于鋁合金零件的耐磨、耐蝕表面處理方法,具體地，為一種用于制備N摻雜微弧氧化陶瓷層的電解液。

背景技術(shù)

鋁及其合金因質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、導(dǎo)電(熱)性好等優(yōu)點(diǎn)而成為輕量化制造的主要材料。由于鋁及其合金本身的耐磨性、耐腐性等性能的不足，限制了它更廣泛的應(yīng)用。

微弧氧化(MicroarcOxidation)又稱等離子體微弧氧化(MicroplasmaOxidation)，是一種綠色環(huán)保、效果良好的表面處理技術(shù)，就是將Al或其合金置于電解質(zhì)水溶液中，在高溫高壓、熱化學(xué)、等離子體化學(xué)和電化學(xué)等共同作用下使材料的表面產(chǎn)生火花放電斑點(diǎn)生成陶瓷膜層的方法。它使電化學(xué)生成的氧化膜經(jīng)過微等離子體的高溫高壓作用發(fā)生相和結(jié)構(gòu)的變化，從而使無序結(jié)構(gòu)的氧化膜變成含有一定結(jié)晶態(tài)的α-Al₂O₃相(也稱剛玉)和γ-Al₂O₃相的致密陶瓷膜，微弧氧化生產(chǎn)的陶瓷膜具有極高的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。

對(duì)鋁合金進(jìn)行微弧氧化處理能大大拓寬鋁合金的應(yīng)用范圍，而微弧氧化膜層的質(zhì)量又直接影響到其應(yīng)用性能。目前，通常采用電解液組成和電參數(shù)工藝（例如：微弧氧化施加的電壓、氧化時(shí)間、電流密度、占空比、頻率等參數(shù)）的優(yōu)化組合，獲得具有一定厚度的陶瓷層。

陶瓷層結(jié)構(gòu)由疏松層、致密層組成，膜層的耐蝕、耐磨性是由致密層的厚度決定的，而不是由微弧氧化膜的厚度決定的。陶瓷層的厚度主要受電壓、電流密度和時(shí)間的控制。增加施加的電壓，微弧氧化膜厚度增加速率快；氧化時(shí)間延長(zhǎng)，也能在一定程度上增加陶瓷膜層的厚度，但與時(shí)間不成正比例關(guān)系。提高施加電壓，一方面受到微弧氧化設(shè)備性能的限制，另一方面，過高的施加電壓，會(huì)降低氧化膜層的性能；同時(shí)，微弧氧化過長(zhǎng)時(shí)間越長(zhǎng)，增加氧化膜層的粗糙度。陶瓷層厚度過大，對(duì)零件外形尺寸改變較大，影響諸如后續(xù)的裝配，表面粗糙度高，影響外觀質(zhì)量，上述這些不足都影響了微弧氧化陶瓷層的進(jìn)一步應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為解決微弧氧化技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種用于制備N摻雜微弧氧化陶瓷層的電解液，以及利用該電解液在鋁合金表面進(jìn)行表面處理獲得含氮的微弧氧化陶瓷層，提高鋁合金的表面性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于制備N摻雜微弧氧化陶瓷層的電解液，所述的電解液中含有10-25ml/L的有機(jī)堿。

所述的有機(jī)堿為三乙胺。

本發(fā)明在微弧氧化的電解液中添加一定量的三乙胺，在制備過程中用吹空氣對(duì)電解液進(jìn)行攪拌，為減少三乙胺的揮發(fā)，需在微弧氧化電解槽上面加蓋子，保證電解液中三乙胺穩(wěn)定的維持在一定濃度。

所述的電解液可以在本領(lǐng)域常規(guī)用于微弧氧化陶瓷層的電解液中添加三乙胺得到，優(yōu)先的，本發(fā)明所述的電解液組成如下：

NaOH1.0~1.5g/L

Na₂SiO₃12.0~16.0g/L

NaF0.5~1.0g/L

三乙胺10-25ml/L

溶劑為蒸餾水。

更為優(yōu)先的，所述的電解液組成如下：

NaOH1.2g/L

Na₂SiO₃15g/L

NaF0.7g/L

三乙胺15ml/L

溶劑為蒸餾水。

或者，所述電解液組成如下：

KOH2.0~3.5g/L

Na₂SiO₃9.0~15g/L

三乙胺10-25ml/L

溶劑為蒸餾水。

更為優(yōu)先的，所述的電解液組成如下：

KOH3.0g/L

Na₂SiO₃12g/L

三乙胺18ml/L

溶劑為蒸餾水。

或者，所述電解液組成如下：

KOH2.5-4.0g/L

Na₃PO₄30-40g/L

三乙胺10-25ml/L

NaF0.5~1.0g/L

溶劑為蒸餾水。

更為優(yōu)先的，所述的電解液組成如下：

KOH3.0g/L

Na₃PO₄35g/L

三乙胺15ml/L