[發明專利]鋁合金表面自修復微弧氧化復合陶瓷膜層的制備方法

在審

• 申請號: 201710240975.5
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN106995932A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 程東;鄭世斌;馬春生;朱新河;嚴志軍;付景國;劉澤澤;于光宇
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: C25D11/06
• 分類號: C25D11/06;C25D15/00
• 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，具體涉及一種鋁合金表面自修復微弧氧化復合陶瓷膜層的制備方法。

背景技術

鋁及其合金因質量輕、比強度高、導熱性好及易加工等特性被廣泛應用于航空、航天、軍事及民用等領域，然而鋁合金表面硬度低、易磨損、耐腐蝕性差等缺陷限制了其進一步的應用，因此對鋁合金表面進行強化處理以改善其摩擦學性能具有非常重要的意義。現有的鋁合金表面處理技術主要有化學轉化法、電鍍法以及陽極氧化法，但上述三種鋁合金表面處理技術均存在工藝復雜，反應條件苛刻，膜層均勻性差、脆性大、易剝落，或嚴重污染環境等缺陷。

發明內容

本發明針對以上問題的提出，而研究設計一種鋁合金表面自修復微弧氧化復合陶瓷膜層的制備方法。本發明采用的技術手段如下：

一種鋁合金表面自修復微弧氧化復合陶瓷膜層的制備方法，包括以下步驟：

a.對鋁合金基體進行預處理，去除表面氧化層，超聲清洗30-60min，取出后沖洗干凈并干燥；

b.將六偏磷酸鈉和蛇紋石納米顆粒加入電解液中并進行分散；

c.將鋁合金基體置于分散有蛇紋石納米顆粒的電解液中作為陽極，采用脈沖電源進行微弧氧化；

分散有蛇紋石納米顆粒的電解液的組成成分包括：硅酸鈉8g/L、鎢酸鈉5g/L、氫氧化鉀2.5g/L、EDTA 2g/L、六偏磷酸鈉200-600mg/L、蛇紋石納米顆粒5-10g/L，所述電解液的溶劑為去離子水；

微弧氧化的電參數為：正向電壓400-450v，負向電壓100-150v，頻率100-500hz，正向占空比20％，負向占空比20％，正負脈沖比1:1。

進一步地，微弧氧化的溫度為30℃以下，時間為30-60min。

進一步地，所述蛇紋石納米顆粒的制備方法為：先通過顎式破碎機將塊狀蛇紋石原料粉碎至微米級，再通過高速球磨機精磨48-72小時至納米級。

進一步地，微弧氧化的陽極為鋁合金基體，陰極為不銹鋼電解槽。

進一步地，所述六偏磷酸鈉在電解液中的濃度為200-600mg/L。

與現有技術比較，本發明所述的鋁合金表面自修復微弧氧化復合陶瓷膜層的制備方法具有以下優點：

1、通過該方法可以在鋁合金基體表面原位生長陶瓷層，且膜層厚度可控，可以根據實際需要制備所需厚度的膜層，基本可以保留試樣原始尺寸從而不影響摩擦副的尺寸配合。

2、通過該方法制備的得到的自修復微弧氧化復合陶瓷膜層非常質密，且硬度高，顯微硬度可達一千以上。

3、通過該方法制備的得到的自修復微弧氧化復合陶瓷膜層耐腐蝕性好。

4、通過該方法制備的得到的自修復微弧氧化復合陶瓷膜層耐磨，而且在與鐵基金屬摩擦副的摩擦磨損過程中具有減磨和對鐵基金屬的自修復功能。

附圖說明

圖1是本發明實施例所述的蛇紋石復合微弧氧化膜的表面形貌圖。

圖2是本發明實施例所述的蛇紋石復合微弧氧化膜的截面形貌圖。

圖3是通過200mg/L六偏磷酸鈉分散和表面改性之后的蛇紋石納米顆粒的粒度分布圖。

圖4是傳統鋁合金微弧氧化膜層的元素組成成分圖。

圖5是本發明實施例所述的蛇紋石復合微弧氧化膜的元素組成成分圖。

圖6是傳統鋁合金微弧氧化膜層與本發明實施例所述的蛇紋石復合微弧氧化膜的硬度對比圖。

圖7是傳統鋁合金微弧氧化膜層與本發明實施例所述的蛇紋石復合微弧氧化膜的相成分對比圖。

圖8是傳統鋁合金微弧氧化膜層與本發明實施例所述的蛇紋石復合微弧氧化膜在進行摩擦磨損試驗時的摩擦系數對比圖。

具體實施方式

一種鋁合金表面自修復微弧氧化復合陶瓷膜層的制備方法，包括以下步驟：

a.對鋁合金基體進行預處理，去除表面氧化層，超聲清洗30-60min，取出后沖洗干凈并晾干，具體處理方法為，將鋁合金基體進行預磨和拋光，除去試樣表面氧化層，然后將鋁合金基體放入丙酮中進行超聲清洗大約30-60分鐘，以除去試樣表面的油污與灰塵，取出試樣后用無水乙醇沖洗干凈，晾干后備用。

b.將六偏磷酸鈉和蛇紋石納米顆粒加入電解液中并進行分散，可以通過超聲震蕩的方式對蛇紋石納米顆粒進行分散，所述蛇紋石納米顆粒的制備方法為：先通過顎式破碎機將塊狀蛇紋石原料粉碎至微米級，再通過高速球磨機精磨48-72小時至納米級，六偏磷酸鈉作為分散劑和修飾擠，防止蛇紋石納米顆粒在電解液中發生團聚，保證蛇紋石納米顆粒的粒徑在合理范圍內。