[發明專利]一種基于四硼酸鉀的Al-Si-Cu系鋁合金表面復合陶瓷膜層的制備方法

在審

• 申請號: 201810614097.3
• 申請日: 2018-06-14
• 公開（公告）號: CN108505087A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 呂鵬翔;賈衛平
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: C25D11/06
• 分類號: C25D11/06;C22C21/02
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 畢進

一種基于四硼酸鉀的Al?Si?Cu系鋁合金表面復合陶瓷膜層的制備方法，以Al?Si?Cu系ADC10鋁合金工件為陽極，以電解槽的不銹鋼板為陰極，將工件陽極浸沒于工作液中，然后在陰極和陽極之間施加雙極性脈沖電，進行微弧氧化處理，使工作液中的四硼酸鉀與ADC10鋁合金基體中的鋁發生等離子體化學反應，從而得到ADC10鋁合金表面Al₂O₃?AlB₁₂復合陶瓷膜層。本發明解決了現有Al₂O₃?AlB₁₂復合陶瓷膜層的制備過程復雜、時間長、能耗高的問題，同時還提高ADC10鋁合金表面微弧氧化陶瓷膜層抗彎強度和斷裂韌性。

技術領域

本發明涉及金屬表面改性領域，特別涉及鋁合金表面陶瓷膜層及其制備方法。

背景技術

ADC10是用廢舊鋁再生的一種Al-Si-Cu系壓鑄鋁合金，由回收的廢舊鋁材再生而成，是一種典型的節能環保材料，其硅元素含量較高(7.5％～9.5％)液態流動性好，適于鑄造發動機氣缸蓋罩蓋、發動機等結構復雜的缸體類零件，這些零件的工況要求由它制造的零件表面要具有較高耐高溫性、耐磨性和抗斷裂性。

微弧氧化技術經常被用來改善鋁合金表面的性能。鋁合金表面微弧氧化陶瓷膜層的主要成分是Al₂O₃，具有與基體結合力好、硬度高、耐腐蝕、耐摩擦、絕緣電阻高、耐熱沖擊、熱穩定性好等優良性能，這有效的擴大了鋁合金的應用范圍，使其在航空航天、裝備制造、紡織機械和電子通信等領域具有廣泛的應用前景。然而，Al₂O₃陶瓷自身的脆性限制了它的進一步應用。目前，增韌是解決該問題較為有效的方法，其中包括彌散增韌、纖維和晶須增韌、氧化鋯相變增韌、復合增韌等。

AlB₁₂的顯微硬度、耐磨性、破壞負載和比破壞負載均遠遠大于白剛玉(含Al₂O₃99％以上)，經常被研究人員用來對Al₂O₃陶瓷進行復合增韌。其工藝過程為：Al粉與B₂O₃粉混合，壓制成型，通保護氣，高溫加熱，自蔓延反應，緩慢冷卻，機械粉碎，過篩。在利用AlB₁₂對Al₂O₃增韌形成Al₂O₃-AlB₁₂復合陶瓷膜層的過程中，為實現自蔓延過程，高溫加熱需大于1800K；而緩慢冷卻則有利于AlB₁₂晶體的形成。該方法獲得了Al₂O₃-AlB₁₂復合陶瓷粉末。然后再經過噴涂等表面處理技術，在金屬表面形成Al₂O₃-AlB₁₂與基體的復合陶瓷保護層。盡管它有效地解決了Al₂O₃增韌問題，但是該處理過程，工藝復雜，能耗高，時間久，并且膜層與基體結合力較差。

發明內容

本發明的目的是為提高Al-Si-Cu系鋁合金表面微弧氧化陶瓷膜層抗彎強度和斷裂韌性，同時解決現有Al₂O₃-AlB₁₂復合陶瓷膜層的制備過程復雜、時間長、能耗高、與基體結合力差的問題，而提供一種基于四硼酸鉀的Al-Si-Cu系鋁合金特別是ADC10鋁合金表面Al₂O₃-AlB₁₂復合陶瓷膜層的制備方法。