[发明专利]一种提高铝合金微弧氧化后疲劳强度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高金属疲劳强度的方法，尤其涉及一种提高铝合金微弧氧化后疲劳强度的方法。

背景技术

目前，提高铝合金硬度、耐磨性和耐蚀性的主要方法是普通阳极氧化和硬质阳极氧化技术，此类方法的技术特点是低电压、较高的电流密度，所得氧化膜层较薄且其外层比较疏松，能够在一定范围内提高铝合金的耐磨性能和耐蚀性能。由于阳极氧化工艺放热少，在氧化膜中所生产的内应力小和微裂纹少，对铝合金疲劳性能的影响较小，该类方法在实际生产中应用广泛。

20世纪90年代中后期，微弧氧化技术由俄罗斯等西方发达国家引入我国。近几年来，微弧氧化技术在国内外迅速发展，主要集中在微弧氧化工艺与性能研究方面。微弧氧化是在普通阳极氧化的基础上发展起来的，它采用高电压、大电流密度对铝合金表面进行处理，利用弧光放电增强并激活在阳极(铝合金)上发生的反应，从而形成陶瓷氧化膜，可显著提高基体合金的硬度、耐磨性和耐蚀性，在航天、航空、汽车、电子和机械等行业中具有巨大的应用前景。

目前，铝合金微弧氧化膜优异的耐磨性和耐蚀性已经引起人们极大的关注和研究兴趣，但由于采用高电压、大电流密度对铝合金表面进行处理时，试样表面发生弧光放电区域瞬间温度可高达10000℃，使微弧氧化膜内产生很大的内应力(张应力)和较多的微裂纹，试样表面产生很多的微孔，研究表明，铝合金微弧氧化膜厚度达25微米以上时，可使铝合金的疲劳强度下降达30％以上。由于铝合金微弧氧化膜对铝合金疲劳性能的显著影响，极大地限制了微弧氧化技术在航空、航天等领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高铝合金微弧氧化后疲劳强度的方法，利用金属材料化学沉积原理和特点，在铝合金微弧氧化膜上沉积一层Ni-P镀层，该镀层能够在铝合金微弧氧化膜表面，包含微弧氧化膜表面的微裂纹区域均匀生长，填充了铝合金微弧氧化膜中的微裂纹和微孔，降低了铝合金微弧氧化膜中的微裂纹对疲劳强度影响的敏感性，同时沉积的Ni-P镀层具有一定的压应力，可以抵消部分或全部原来微弧氧化膜中的张应力，从而提高铝合金微弧氧化后的疲劳强度。

本发明是这样来实现的，其特征是方法步骤为：

1)铝合金试样碱洗：将铝合金试样浸在碱洗液中，以除去试样表面的油污，所用碱洗液为15wt％NaOH溶液，该溶液用蒸馏水配置，溶液温度为室温，处理时间1-2分钟；

2)微弧氧化：步骤1)处理好的铝合金试样为阳极，以铝合金试样表面积1.5-2.0倍的铅板为阴极，用铝导线将其分别与微弧氧化电源的正极和负极相连，进行微弧氧化处理，微弧氧化溶液组成及其含量范围为Na₂SiO₃5-8g/L，NaAlO₂2-6g/L，NaOH 0.5-3g/L，微弧氧化的电流密度范围为4-10A/dm²，温度为室温，时间3-200分钟；

3)除油：将步骤2)处理好的试样，浸在除油液中，尽量清除试样表面的杂质和油渍，采用的除油液为5wt％NaOH溶液，溶液温度为室温，时间0.5分钟；

4)超声波水洗：将铝合金试样微弧氧化除油处理后的试样，完全浸在装有蒸馏水的超声波震荡器中，蒸馏水温度为室温，超声清洗时间为5分钟，以彻底清除吸附在试样表面的杂质；

5)吹干：将前面超声处理完的试样，用电吹风使试样表面残留的水分尽快蒸发，清除试样表面残留水分；

6)敏化：将步骤5)吹干的试样浸在敏化溶液中，使试样表面吸附具有活性的离子，采用的敏化溶液组成为：HCl20ml/L，SnCl₂·H₂O 25g/L，锡粒3g/L，溶液温度为室温，处理时间为1分钟；

7)水洗：将步骤6)处理完的试样，完全浸在蒸馏水中，浸10-20秒钟，以去除或减少试样表面附着的可溶于水的物质；

8)活化：将步骤7)处理完的试样完全浸在活化溶液中，使试样表面吸附活性物质Pd，使Pd成为化学镀Ni-P镀层的最初生长点，活化液的组成为：PdCl₂0.2g/L，HCl 6ml/L，溶液温度为室温，处理时间3分钟；

9)水洗：将步骤8)处理完的试样，完全浸在蒸馏水中，浸10-20秒钟，以去除或减少试样表面附着的可溶于水的物质；