[發(fā)明專(zhuān)利]一種鑄造鋁基復(fù)合材料表面軍綠色微弧氧化膜的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710039546.1
• 申請(qǐng)日: 2017-01-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106757267A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海榮;原增民;趙云成;師艷麗;郝亞楠
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山西平陽(yáng)重工機(jī)械有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): C25D11/14
• 分類(lèi)號(hào): C25D11/14;C25D11/06;C25D11/16
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙)14100
• 代理人: 朱源

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鑄造鋁基復(fù)合材料表面處理技術(shù)，具體為一種鑄造鋁基復(fù)合材料表面軍綠色微弧氧化膜的制備方法。

背景技術(shù)

水中兵器產(chǎn)品所屬的外殼體，材質(zhì)為鑄造鋁基復(fù)合材料，為提高作戰(zhàn)隱蔽性，提高鑄造鋁基復(fù)合材料殼體表面的耐蝕性、絕緣性、耐磨性等綜合性能，設(shè)計(jì)要求表面進(jìn)行軍綠色微弧氧化，同時(shí)對(duì)膜層硬度、耐蝕性、絕緣性、結(jié)合強(qiáng)度等性能提出了較高要求。

微弧氧化（MAO，Micro-arc oxidation），又稱(chēng)“微等離子體氧化”、“陽(yáng)極火花沉淀”、“火花放電陽(yáng)極氧化”。可直接在閥金屬（Mg、Al、Ti、Zr、Nb）表面原位生長(zhǎng)陶瓷膜層，達(dá)到工件表面強(qiáng)化、硬度大幅度提高、耐磨、耐蝕、絕緣及抗高溫?zé)釠_擊等性能得到改善的目的。

微弧氧化是在傳統(tǒng)的陽(yáng)極氧化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其本質(zhì)就是一個(gè)陶瓷膜瞬間擊穿的過(guò)程。從最初的“電子雪崩”模型、陶瓷層擊穿電壓到后來(lái)的“微橋放電”模型，可以說(shuō)微弧氧化的理論研究主要圍繞著電擊穿理論進(jìn)行的，在電擊穿過(guò)程中，往往伴隨著有火花放電現(xiàn)象產(chǎn)生以及膜層組織、結(jié)構(gòu)的改變，是物理放電、電化學(xué)氧化及熱化學(xué)、熱處理等協(xié)同作用的結(jié)果。陶瓷氧化膜的形成過(guò)程非常復(fù)雜，所以研究難度較常規(guī)氧化困難，到目前為止，尚無(wú)一種理論模型能夠定量、圓滿地解釋所有的微弧氧化實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和描述膜層的形成過(guò)程。

目前，有關(guān)綠色膜的制備研究存在如下不足之處：1、膜層顏色接近白色或趨于黑綠色，且顏色不均勻，影響偽裝效果；2、膜層的耐蝕性、硬度、粗糙度不能滿足鑄造鋁基復(fù)合材料兵器的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有鑄造鋁基復(fù)合材料表面綠色膜制備存在偽裝效果差且耐蝕性、硬度、粗糙度較差的問(wèn)題，提供了一種鑄造鋁基復(fù)合材料表面軍綠色微弧氧化膜的制備方法。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種鑄造鋁基復(fù)合材料表面軍綠色微弧氧化膜的制備方法，采用如下步驟：a、采用水砂紙對(duì)鑄造鋁基復(fù)合材料工件表面進(jìn)行打磨后放入水洗槽進(jìn)行清洗；b、在去離子水中按如下質(zhì)量體積比依次加入NaOH 2-4g/L，NiSO₄ 2-4g/L，Na₂SiO₃ 8-15g/L，（NaPO3）₆ 10-15g/L，Na₂WO₄ 5-10g/L，EDTA 3-8 g/L，制得溶液的PH值為8-11，攪拌至充分溶解；c、將鑄造鋁基復(fù)合材料工件放入溶液中，工件與陽(yáng)極連接，溶液槽體的不銹鋼板連接陰極后，打開(kāi)微弧氧化電源，設(shè)置電源參數(shù)：占空比 5-10%，電源頻率 800-1000Hz，正負(fù)脈沖比 5：1，氧化電壓 500-600V，電流密度 10-15A/dm²，工作溫度 35-45℃，且給電方式為階梯給電，階梯級(jí)數(shù)3-5級(jí)；d、氧化20-30min后關(guān)閉電源，便可在鑄造鋁基復(fù)合材料工件表面制備出軍綠色微弧氧化膜；e、將鑄造鋁基復(fù)合材料工件放入水洗槽中清洗干凈并晾干。

溶液配方中Na₂SiO₃和NaOH作為體系溶液，當(dāng)Na₂SiO₃和NaOH濃度過(guò)低時(shí)，電解液導(dǎo)電率降低，影響起弧電壓，甚至可能導(dǎo)致無(wú)法起弧；當(dāng)Na₂SiO₃和NaOH濃度過(guò)高時(shí)，電解液電導(dǎo)率升高，電流變大，導(dǎo)致膜層粗糙，甚至可能造成基體燒蝕。

溶液配方中NiSO₄為著色鹽，其濃度直接影響氧化膜顏色，經(jīng)試驗(yàn)證明，NiSO₄濃度低于2 g/L時(shí)，著色不明顯，氧化膜顏色接近白色；當(dāng)NiSO₄濃度高于4 g/L時(shí)，著色明顯，顏色趨于黑綠色。

溶液配方中（NaPO₃）₆為抑弧劑，能夠起到抑制弧光作用的效果，弧光作用的強(qiáng)弱直接影響膜層孔隙的大小，適當(dāng)?shù)幕」鈴?qiáng)度有利于提高膜層的致密性，減少微裂紋的形成。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)（NaPO₃）₆濃度不足10g/L時(shí)，試件表面弧點(diǎn)變化不明顯；當(dāng)加入10-15g/L（NaPO₃）₆時(shí)，試件表面弧點(diǎn)由大而分散變?yōu)槲⑿《鶆颉?/p>

溶液配方中EDTA為絡(luò)合劑，起到穩(wěn)定槽液成份，均勻離子分布的作用，當(dāng)EDTA濃度過(guò)低時(shí)，膜層出現(xiàn)顏色不均的現(xiàn)象。