[發明專利]一種耐腐蝕鋁合金

在審

• 申請號: 202110976727.3
• 申請日: 2021-08-24
• 公開（公告）號: CN113755918A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 喻馨
• 申請（專利權）人: 喻馨
• 主分類號: C25D11/02
• 分類號: C25D11/02;C25D11/06;C25D11/16;C25D11/18
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• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種耐腐蝕鋁合金，所述鋁合金表面通過微弧氧化處理獲得微弧氧化膜，所述氧微弧氧化膜表面的微孔內設置有熔融鎳金屬固體，然后使用中溫鎳封孔獲得孔隙率為2?3%的表面致密微弧氧化鋁合金，擁有較高的耐腐蝕性。

技術領域

本發明屬于鋁合金材料表面處理技術領域，涉及一種高性能、高耐腐蝕鋁合金材料。

技術背景

微弧氧化技術是一種機理較為復雜但制作過程簡單的技術，能夠在金屬表面原位制備性能優異的膜層組織，從而強化金屬原有的性能或使金屬具備新的特性，簡稱為MAO或PEO。該技術目前主要通過在環保的堿性電解液中，利用短脈沖的高強度電能量在金屬基體與電解液的接觸界面處誘發高密度的微弧等離子體群，經一系列復雜的物理與化學反應原位高溫燒結生成高性能的微弧氧化陶瓷層，其工作過程一般為:鋁、鎂、欽及其合金材料作為陽極試樣，將其連結固定好放入特定的電解質溶液中，用鋼質電解槽作為氧化系統的陰極材料，通過在陽極和陰極之間施加較高的電壓值，打破傳統陽極氧化電壓的限制性，以期在金屬表面原位生長出陶瓷基防護涂層，獲得的微弧氧化形成的陶瓷膜由疏松層(主要含γ-Al2O3)和致密層(主要含α-Al2O3)組成。從鋁合金表面指向基體方向，由于熔融態氧化鋁的冷卻速率逐漸減小，使得γ相氧化鋁(γ-Al2O3)的含量逐漸減少，α相氧化鋁(α-Al2O3)的含量逐漸增多。疏松層晶粒粗大，膜層表面形貌不均勻，有許多微孔，力學性能較差；致密層是微弧氧化陶瓷層的主體，結構致密，與基體的結合也十分緊密，顯微硬度超過2000MPa，耐磨、耐蝕和絕緣性能優良。疏松層和致密層犬牙交錯，沒有明顯的分界。

激光熔覆是激光表面強化技術的一種重要方法。它利用高能密度的激光束將基體表面一極薄層和涂覆在基體表面上的合金成分同時熔化，在基體表面上形成與基材具有完全不同成分和性能的合金層的快速凝固過程，根據合金供應方式的不同，激光熔覆可以分為預置法和同步供應法，合金預置法是指將待熔覆的合金材料以某種方法預先覆蓋在基體表面，然后采用激光束在合金預覆層表面掃描的一種方法。同步供應法是指采用專門的送料系統在激光熔覆過程中將合金材料直接送入激光作用區的一種方法。它選擇的合金材料也可以是粉末、絲材和板材。

現有技術中通常會對鋁材進行微弧氧化，然后再通過激光熔融將微弧氧化獲得的多孔層進行二次熔融，獲得平滑的表面，如CN201110297310公開了一種金屬表面的陶瓷膜層及其制備方法，鋁合金等輕合金的表面陶瓷化，可以通過激光熔覆的方法把陶瓷加厚。而且這種比較厚的陶瓷層可以用在很多領域。并且，激光熔覆工藝正是因為無法和金屬形成良好的結合而無法大規模推廣，而在微弧氧化陶瓷上再進行激光熔覆就可以把這兩點結合的很好。即金屬和微弧氧化陶瓷層原子級連接，而微弧氧化陶瓷和激光熔覆的陶瓷之間又可以實現原子級連接，這樣就使金屬和陶瓷層合為一體了，克服了微弧氧化工藝和激光熔覆工藝的缺陷。如實施例1中記載：實施例1以鋁合金為基底的機械密封環件為例，這里用鋁合金2219鍛造成型，經過機械加工，整型，磨削，熱處理，即可制成密封環毛胚；再經過除油，清洗，微弧氧化，清洗，研磨等后續處理后即可完成，其中微弧氧化電解液為以水玻璃為主要成分，將pH值調整在11-13之間。溶液通過循環冷卻系統在電解槽內流動。不銹鋼電解槽接電源陰極，鋁合金密封環毛胚接電源陽極。利用氣泵的攪拌冷卻電解液溫度為20-50℃，處理時間為30-50分鐘，在密封環表面原位生長一層致密的氧化鋁陶瓷層，經過檢測，厚度約為60微米，其表面硬度達到HV1100，處理后，帶有膜層的試樣用水沖洗并烘干，然后，直接再進行激光熔覆處理。激光重熔采用SLCF.X12x25型C02激光加工機，重熔時采用氬氣保護。為了使重熔后的陶瓷涂層保留一定的納米結構組織，同時減少重熔層裂紋等缺陷，采用了相對較低的激光功率和能鼉密度進行重熔，所用激光重熔工藝參數為：激光功率為900W，矩形光斑尺寸為5mm×3mm，激光掃描方向沿光斑3mm側，掃描速度為700mm/min，搭接量為20％。陶瓷材料成分為Al2O3-13％TiO2，團聚體尺寸分布范圍為10--50微米，其原始納米粒子為30--80納米。