[發明專利]一種激光熔覆封閉鋁合金陽極氧化膜的方法

有效

• 申請號: 201610645683.5
• 申請日: 2016-08-09
• 公開（公告）號: CN106086988B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 周圣豐;戴曉琴;王梅豐;雷劍波;郭津博;顧振杰
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C25D11/24
• 分類號: C25D11/24;C23C24/10;C22C21/00;C22C30/04;C22C32/00
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明屬于材料科學與表面工程技術領域，特別涉及一種激光熔覆封閉鋁合金陽極氧化膜的方法。

背景技術

鋁合金具有密度小、強度高、易加工、價格低廉等優點，在工業領域具有十分廣泛的應用。但是，鋁合金在酸堿溶液或與其他高電位的金屬接觸時易發生腐蝕，極大地限制了其應用范圍。因此，對鋁合金進行表面處理，提高其耐蝕性能具有十分重要的意義。

一般而言，對鋁合金表面進行陽極氧化與封閉處理，不僅可以提高鋁合金的裝飾性、抗污性與耐蝕性，而且可以賦予鋁合金表面的陽極氧化膜一定的功能性。目前，對鋁合金陽極氧化膜進行封閉處理的方法主要有：高溫水蒸氣封閉，以NiF₂為主的常溫封閉，以鉻酸鹽、硅酸鹽等為主的無機鹽封閉，利用硬脂酸等為主的有機酸封閉。盡管這些方法在一定程度上能夠對鋁合金表面陽極氧化膜進行封閉處理，但是這些方法的加工效率偏低，不同程度上存在環境污染，以及得到的封閉膜柔性性較差、封孔率不高導致鋁合金耐蝕性較差等問題。

激光熔覆是一種新的表面改性技術，它通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之快速熔化，當激光束掃描過后快速凝固形成熔覆層，該方法具有綠色環保、自動化程度高、制備的材料組織細小且致密等優點。但是，使用激光覆專用鋁合金粉末封閉鋁合金陽極氧化膜的方法還未見文獻報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種激光熔覆封閉鋁合金陽極氧化膜的方法。本發明是這樣來實現的，其方法與步驟為：

（1）將鋁合金陽極氧化膜在裝有酒精的超聲波清洗器中清洗；

（2）熔覆粉末的制備：將專用鋁合金粉末放置于高能球磨機內進行機械合金化處理，獲得粒徑為2~10微米以及物相主要由α-Al、Al₂Cu與富Sn組成的熔覆粉末；

（3）將熔覆粉末預置于鋁合金陽極氧化膜表面，在充有氬氣的密封室內進行激光熔覆處理，實現鋁合金陽極氧化膜的封閉。

本發明在進行所述的步驟（2）時，專用鋁合金粉末的化學成分為：Si 3.0~15.0 wt.%，B 2.0~5.0 wt.%，CeO₂ 0.2~1.0 wt.%，Ni 0.5~1.8 wt.%，Cu 5.0~10.0 wt.%，Sn 15.0~30.0 wt.%，余量為Al；球磨工藝參數為：轉速400~450轉/分，時間為10~15小時，球磨過程中使用直徑為2~10mm的不銹鋼球，不銹鋼球與專用鋁合金粉末的質量比為8:1，使用液氮保護，防止專用鋁合金粉末氧化；

本發明在進行所述的步驟（3）時，熔覆粉末的預置厚度為0.5~1.0mm；在充有氬氣的密封室內進行激光熔覆的工藝參數為：半導體激光器功率0.5~0.8kW，光斑直徑15mm×5mm，掃描速度300~480mm/min。

與現有的技術相比，本發明的優點是：采用基于專用鋁合金粉末的激光熔覆封閉鋁合金陽極氧化膜的方法屬于無污染、自動化程度高的綠色制造技術，效率高、成本低，可以使鋁合金陽極氧化膜的致密性提高到98%以上，從而極大地提高鋁合金陽極氧化膜的裝飾性、耐蝕性與使用壽命。

具體實施方式

實施例1

采用激光熔覆技術對LY6鋁合金陽極氧化膜進行封閉處理，試樣尺寸為150mm×80mm×5 mm（長×寬×高），經檢測：經過激光熔覆封閉處理的LY6鋁合金陽極氧化膜的孔隙率小于5%，具體實施過程如下：

（1）將鋁合金陽極氧化膜在裝有酒精的超聲波清洗器中清洗；

（2）熔覆粉末的制備：將專用鋁合金粉末放置于高能球磨機內進行機械合金化處理，獲得平均粒徑約為2微米以及物相主要由α-Al、Al₂Cu與富Sn組成的熔覆粉末；專用鋁合金粉末的化學成分為：Si 3.0~15.0 wt.%，B 2.0~5.0 wt.%，CeO₂ 0.2~1.0 wt.%，Ni 0.5~1.8 wt.%，Cu 5.0~10.0 wt.%，Sn 15.0~30.0 wt.%，余量為Al；球磨工藝參數為：轉速400轉/分，時間為15小時，球磨過程中使用直徑為2~10mm的不銹鋼球，不銹鋼球與專用鋁合金粉末的質量比為8:1，使用液氮保護，防止專用鋁合金粉末氧化；