[發明專利]一種利用線性/環形微等離子放電自平衡技術制備納米化涂層的方法

有效

• 申請號: 201811030180.2
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109023469B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 張偉;邱驥;朱圣龍;李海波;王福會
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C25D11/06
• 分類號: C25D11/06;B82Y40/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 于曉波

1.一種利用線性/環形微等離子放電自平衡技術制備納米化涂層的方法，其特征在于：該方法以鋁合金或鋁基復合材料為基體材料，并利用線性/環形微等離子放電自平衡技術，在鋁合金表面構建了線性/環形微弧氧化等離子放電火花，從而在基體材料表面制備了納米尺度單致密微弧氧化涂層；所述線性/環形微等離子放電自平衡技術包括如下步驟：

(1)選擇電壓控制方式；

(2)納米級點狀等離子放電火花的構建：在步驟(1)所述電壓控制方式的基礎上，進一步通過調整電解液組成和控制電參數，將等離子放電火花的形態調整為納米級白色點狀；

(3)線性/環形微等離子放電火花的構建：

在等離子放電火花的形態調整為納米級白色點狀后，通過進一步調整電參數的控制方式，將納米級點狀等離子放電火花進行陣列有序控制，形成線性或者環狀結構的微等離子放電火花；

步驟(1)中，所述電壓控制方式在一個周期內依次為：

正向電壓10～600V，占空比30％～70％；

電壓0V，占空比5％～10％；

負向電壓10～200V，占空比10％～50％；

電壓0V，占空比5％～10％；

步驟(2)中，所采用電解液的組成如下：

所述電解液中，主鹽為葡萄糖酸鈉，pH調節劑為氫氧化鈉或者氫氧化鉀，添加劑為鋁酸鈉，穩定劑為硅酸鈉；

步驟(2)中，所采用的電參數如下：

氧化時間：20～300分鐘，脈沖頻率：200～1000Hz；

正向電壓：10～600V，正向電流密度：2～10A/cm²；

負向電壓：10～300V，負向電流密度：1～10A/cm²；

步驟(3)中所采用的電參數的控制方式按以下三個階段進行：

第一階段：氧化時間20～60分鐘，正向電壓400～500V，正向電流密度1～2A/cm²，負向電壓60～100V，負向電流密度2～5A/cm²，脈沖頻率200～1000Hz；

第二階段：氧化時間60～120分鐘，正向電壓450～500V，正向電流密度2～5A/cm²，負向電壓80～150V，負向電流密度1～5A/cm²，脈沖頻率200～1000Hz；

第三階段：氧化時間90～240分鐘，正向電壓480～550V，正向電流密度0.5～3A/cm²，負向電壓100～200V，負向電流密度0.5～2A/cm²，脈沖頻率200～1000Hz。

2.根據權利要求1所述的利用線性/環形微等離子放電自平衡技術制備納米化涂層的方法，其特征在于：所述納米尺度單致密微弧氧化涂層的厚度為30～100μm，具有單致密層結構，晶粒尺寸為10～100nm；致密度為80％～95％。

3.根據權利要求1所述的利用線性/環形微等離子放電自平衡技術制備納米化涂層的方法，其特征在于：所述微弧氧化陶瓷涂層的晶體結構主要為α-Al₂O₃。

4.根據權利要求1所述的利用線性/環形微等離子放電自平衡技術制備納米化涂層的方法，其特征在于：所述微弧氧化陶瓷涂層與基體的結合強度為40～70MPa，涂層表面維氏硬度最大為800～1200HV，耐中性鹽霧試驗時間達1000～5000小時，摩擦系數為0.4～1.0，磨損量為0.1～1.0g。