[发明专利]铝合金硬质阳极氧化电解液和铝合金硬质自润滑膜层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铝合金领域，具体而言，本发明涉及铝合金硬质阳极氧化电解液和铝合金硬质自润滑膜层的制备方法。

背景技术

铝合金材料的弱点是质软、摩擦系数大、易磨损、易拉伤且难以润滑，对于耐磨、耐蚀性要求较高的零件则无法满足要求，特别适用于一些固体润滑场合的铝合金精密运动零部件，更是无法适应高强度、耐腐蚀的高要求，通过硬质阳极氧化处理，其耐蚀性、表面硬度和耐磨性得到明显提高，但是其表面摩擦系数偏高，对偶相容性差、难以被润滑，限制了铝合金材料在一些高速、高频铝质运动部件和一些不适宜于液体润滑的场合的应用。因此，如何在保证硬质阳极氧化膜硬度高的基础上，进一步降低其摩擦系数，改善其润滑性能，实现固体润滑或使涂层具有自润滑性能具有十分重要的研究意义，成为近年来硬质氧化技术改进的一个重要方向。中国专利文献号：200510020551.5，发明名称“铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺”，需要进行预处理，硬质氧化处理，扩孔处理，氟聚合物引入、真空热处理等，工艺复杂，时间长，效率低，不易操作，且铝合金部件在高温下容易发生变形。中国专利文献号：200710300875.3，发明名称“铝合金硬质润滑膜层的制备方法“，采用的润滑成分为二硫化钼，在400℃时，即达到了氧化分解温度，而且电解液成分复杂，采用双脉冲电源，成本较高，工艺复杂。

因此，用于提高铝合金的综合性能的方法仍有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出铝合金硬质阳极氧化电解液，利用该电解液对铝合金进行硬质阳极氧化可以显著提高铝合金表面的自润滑性能。

根据本发明实施例的铝合金硬质阳极氧化电解液包含：100～300g/L的硫酸；10～40g/L的硼酸；以及5～20g/L的硫化铁。由此利用该电解液对铝合金进行硬质阳极氧化处理可以显著提高铝合金的自润滑性能。

在本发明的一些实施例中，上述铝合金硬质阳极氧化电解液优选包含：150g/L的硫酸；25g/L的硼酸；以及10g/L的硫化铁。由此利用该电解液对铝合金进行硬质阳极氧化处理可以进一步提高铝合金的自润滑性能。

根据本发明的另一方面，本发明提出了一种铝合金硬质自润滑膜层的制备方法，包括：

将所述铝合金的表面进行脱脂和清洗处理；

将经过所述清洗处理的铝合金进行硬质阳极氧化处理，以便在所述铝合金的表面形成阳极氧化膜；以及

将所述阳极氧化膜进行封孔处理，以便使所述铝合金表面形成硬质自润滑膜层，

其中，

所述硬质阳极氧化处理采用的电解液包含：

100～300g/L的硫酸；

10～40g/L的硼酸；以及

10～20g/L的硫化铁。

由此，利用上述方法有效地在铝合金表面形成具有自润滑性能的硬质滋润滑膜层。该方法工艺简单，容易操作，效率高。

另外，根据本发明上述实施例的铝合金硬质自润滑膜层的制备方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述电解液包含：150g/L的硫酸；25g/L的硼酸；以及10g/L的硫化铁。由此可以进一步提高硬质滋润滑膜层的综合性能。

在本发明的一些实施例中，所述硬质阳极氧化处理采用直流电源，控制电流密度为0.5～5A/dm²，电解温度为0～10摄氏度，并在空气搅拌下进行30～80分钟而完成的。由此可以进一步提高阳极氧化膜的形成和性能，以便进一步提高硬质自润滑膜层的综合性能。

在本发明的一些实施例中，所述封孔处理采用的封孔液为硫化铁水溶液，所述硫化铁水溶液的浓度为0.2～20g/L，pH为6.0～7.5。由此可以进一步提高硬质自润滑膜层的综合性能。

在本发明的一些实施例中，所述封孔处理是在温度为95～100摄氏度的所述封孔液中浸泡20～60分钟完成的。由此可以进一步提高硬质自润滑膜层的综合性能。

在本发明的一些实施例中，所述铝合金表面形成的硬质自润滑膜层的厚度为20～100微米，硬度为Hv350～420，摩擦系数为0.10～0.25。

在本发明的一些实施例中，所述铝合金表面形成的硬质自润滑膜层的厚度为30～50微米，硬度为Hv400～415，摩擦系数为0.20～0.23。

在本发明的一些实施例中，所述脱脂和清洗处理包括下列步骤：

对所述铝合金表面进行研磨和抛光处理；