[發明專利]用于3D打印成形AlSi10Mg鋁合金材料的硬質陽極化工藝方法

在審

• 申請號: 202010626089.8
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111893538A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 喻嵐
• 申請（專利權）人: 中國航發貴州紅林航空動力控制科技有限公司
• 主分類號: C25D11/08
• 分類號: C25D11/08;C25D11/10;C25D11/16
• 代理公司: 貴州國防工業專利中心 52001
• 代理人: 陸斌

本發明涉及金屬表面處理防護工程技術領域，用于3D打印成形AlSi10Mg鋁合金材料的硬質陽極化工藝方法。在槽液配方進行改進，設法提高膜層厚度、硬度、耐磨性能指標，使零件在滿足硬質陽極化工藝要求，克服常規硬質陽極化在含硅、鎂量高的鋁合金制件在處理過程中顯著影響導電性，發生局部電流密度過大的情況，導致成膜過程中電化學溶解加劇的問題。選用硫酸+功能性有機酸工藝進行硬質陽極化工藝，形成的陽極化膜層厚度可達30μm以上，膜層硬度達到340HV且采用優化過的硬質陽極化工藝進行3D打印AlSi10Mg鋁合金制件加工，工藝穩定性好，成膜效率高，實際膜層厚度在30μm以上，膜層硬度達到340HV，完全滿足了傳統硬質陽極化性能。

技術領域

本發明涉及金屬表面處理防護工程技術領域，具體來說是一種用于3D打印成形AlSi10Mg鋁合金材料的硬質陽極化工藝方法。

背景技術

傳統的硬質陽極化工藝方法，由于槽液成份簡單，工藝穩定成熟，在表面上獲得的一層具有良好的耐磨性、電絕緣性、耐腐蝕性和耐熱性的氧化膜。對鋁合金材料的疲勞性能影響小。膜層耐蝕性好等優點而廣泛用于航天、航空及海軍零件上。

本發明涉及的金屬結構是3D打印(激光選區熔化成形)AlSi10Mg鋁合金制件，由于激光選區熔化成形(SLM)是一個快速熔化快速凝固的過程，激光的光斑直徑非常小(0.1mm)，成形過程中產生較小的熔池且熔池冷卻速率快，這使得材料在SLM成形過程中得到超細共晶組織。其中α-Al基體相尺寸達到微米級，顆粒狀的Si達到納米級，與普通的變形鋁合金、鑄造鋁合金的組織結構有極大的差異，因此，在陽極化成膜過程中的電化學行為具有一定的特殊性。傳統的硬質陽極化工藝方法需要進行改進。

本工藝立足于解決3D打印(激光選區熔化成形)AlSi10Mg鋁合金制件硬質陽極化工藝方法，在槽液配方進行改進，設法提高膜層厚度、硬度、耐磨性能指標，使零件在滿足硬質陽極化工藝要求，克服常規硬質陽極化在含硅、鎂量高的鋁合金制件在處理過程中顯著影響導電性，發生局部電流密度過大的情況，導致成膜過程中電化學溶解加劇的問題。使其能夠順利用于航天、航空及海軍等軍用產品零件上。

發明內容

本發明的重點是改進傳統的硬質陽極化工藝方法使其適用于3D打印(激光選區熔化成形)AlSi10Mg鋁合金制件，選用硫酸溶液為基礎溶液，添加適當的添加劑，改善槽液成分，采用低溫工藝，改善加工性能，使得有超細共晶組織的3D打印AlSi10Mg鋁合金制件更加容易形成陽極化膜層。

該工藝特點是膜層耐磨性、厚度均滿足要求，可以進行后續機加工藝，適合于有耐耐磨性和尺寸精度要求求高的零件。

技術方案

用于3D打印成形AlSi10Mg鋁合金材料的硬質陽極化工藝方法，包括以下步驟：

(1)弱堿水基溶劑除油；

在槽子里加1/3體積的去離子水，按順序分別加入21g/L的Na₃PO₄、2.5g/L的C₆H₁₅O₃N、3.1g/L的Na₂B₄O₇10H₂O全部溶解完成后加去離子水至液面高度，加溫至55℃。

(2)水洗；

(3)酸脫氧；水洗

(4)3D打印(激光選區熔化成形)AlSi10Mg鋁合金硬質陽極化工藝方法①：

在槽子里加1/3體積的去離子水，緩慢的向槽子中加的H₂SO₄，加去離子水至2/3體積，打開壓縮空氣攪拌。用90～100℃的去離子水溶解功能性有機酸，提高槽液加工時的溫度，把溶解后的功能性有機酸溶液加入槽液中，出現褐色的表面。加入去離子水至槽液液面，壓縮空氣攪拌。槽液攪拌溫度為-2～2℃。