[發明專利]ZL109鋁合金微弧氧化耐磨陶瓷層工藝

在審

• 申請號: 201710074049.5
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN107059089A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 馬春生;程東;朱新河;嚴志軍;付景國;劉澤澤;于光宇;鄭世斌
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: C25D11/06
• 分類號: C25D11/06
• 代理公司: 大連至誠專利代理事務所(特殊普通合伙)21242
• 代理人: 楊威,董彬

技術領域

本發明涉及鋁合金的表面處理技術領域，具體涉及一種ZL109鋁合金微弧氧化耐磨陶瓷層工藝。

背景技術

ZL109鑄造鋁合金具有導熱性好，熱膨脹系數小，耐高溫疲勞，質量輕等特點，被廣泛用來制造內燃機活塞。但是，鑄造鋁硅合金的表面硬度較低、耐磨性和耐蝕性較差，隨著現代發動機性能和工作壽命要求的不斷提高，更需要適當的表面處理來提高它的性能。由于鑄造鋁硅合金中Si元素含量較高，所以常用的陽極氧化處理技術很難獲得較厚的表面處理層。

微弧氧化技術是一項在普通陽極氧化技術基礎上發展起來的一項表面處理技術，通過在樣品表面發生復雜的電化學、等離子化學、熱化學以光、電、熱等物理作用形成較厚的陶瓷膜。所獲得的陶瓷膜硬度高[4-5]，抗磨損、抗腐蝕、耐熱沖擊及絕緣性能好。

關于鋁合金微弧氧化方面已有大量研究，但因鑄造鋁硅合金中的硅元素含量較高，會顯著增加膜層中的孔隙率，使得其表面難以獲得性能優良的陶瓷膜層。

發明內容

本發明針對以上提出的鑄造鋁硅合金中的硅元素含量較高，會顯著增加膜層中的孔隙率，使得其表面難以獲得性能優良的陶瓷膜層的問題，而研究設計一種ZL109鋁合金微弧氧化耐磨陶瓷層工藝。本發明采用的技術手段如下：

一種ZL109鋁合金微弧氧化耐磨陶瓷層工藝，采用雙極性脈沖微弧氧化電源，電解液的組成成分及濃度為：硅酸鈉8g/L、氫氧化鉀2.5g/L、鎢酸鈉5g/L、乙二胺四乙酸二鈉2g/L；電參數為正向電壓400V、負向電壓120V、占空比20％、頻率500Hz。

進一步地，反應時間為60分鐘。

進一步地，所述電解液的反應溫度為30～40℃。

所述的ZL109鋁合金的組分及含量為：Si為11.0％～13.0％，Cu為0.5％～1.5％，Mg為0.8％～1.3％，Ni為0.8～1.5％，其余為Al。

與現有技術比較，本發明所述的ZL109鋁合金微弧氧化耐磨陶瓷層工藝所生成的膜致密度較高，膜層與基體結合狀態好，磨損狀態穩定。

附圖說明

圖1是本發明實施例中硅酸鈉濃度與膜層厚度的關系曲線圖。

圖2是本發明實施例中硅酸鈉濃度與膜層截面顯微硬度的關系曲線圖。

圖3是本發明實施例中氫氧化鉀濃度與膜層厚度的關系曲線圖。

圖4是本發明實施例中氫氧化鉀濃度與膜層截面顯微硬度的關系曲線圖。

圖5是本發明實施例中鎢酸鈉濃度與膜層厚度的關系曲線圖。

圖6是本發明實施例中鎢酸鈉濃度與膜層截面顯微硬度的關系曲線圖。

圖7是本發明實施例中不同鎢酸鈉濃度對應的膜層XRD圖譜。

圖8是本發明實施例中鎢酸鈉濃度2g/L對應的膜層截面形貌圖。

圖9是本發明實施例中鎢酸鈉濃度5g/L對應的膜層截面形貌圖。

圖10是本發明實施例中不同占空比對應的膜層磨損曲線圖。

圖11是本發明實施例中占空比20％對應的膜層表面形貌圖。

圖12是本發明實施例中占空比50％對應的膜層表面形貌圖。

圖13是本發明實施例中電源頻率100Hz生成的膜層橫截面形貌圖。

圖14是本發明實施例中正負向電壓單獨變化生成的膜層厚度曲線圖。

圖15是本發明實施例中正向電壓550V生成的膜層表面形貌圖。

圖16是本發明實施例中正向電壓550V生成的膜層橫截面形貌圖。

圖17是本發明實施例中膜層厚度與負向電壓的關系曲線圖。

圖18是本發明實施例中膜層表面粗糙度與負向電壓的關系曲線圖。

圖19是在正向電壓400V、負向電壓120V下生成的膜層截面形貌圖。

具體實施方式

一種ZL109鋁合金微弧氧化耐磨陶瓷層工藝，采用雙極性脈沖微弧氧化電源，電解液的組成成分及濃度為：硅酸鈉8g/L、氫氧化鉀2.5g/L、鎢酸鈉5g/L、乙二胺四乙酸二鈉2g/L；電參數為正向電壓400V、負向電壓120V、占空比20％、頻率500Hz；反應時間為60分鐘。