[发明专利]铝合金表面自修复微弧氧化复合陶瓷膜层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金的表面处理技术领域，具体涉及一种铝合金表面自修复微弧氧化复合陶瓷膜层的制备方法。

背景技术

铝及其合金因质量轻、比强度高、导热性好及易加工等特性被广泛应用于航空、航天、军事及民用等领域，然而铝合金表面硬度低、易磨损、耐腐蚀性差等缺陷限制了其进一步的应用，因此对铝合金表面进行强化处理以改善其摩擦学性能具有非常重要的意义。现有的铝合金表面处理技术主要有化学转化法、电镀法以及阳极氧化法，但上述三种铝合金表面处理技术均存在工艺复杂，反应条件苛刻，膜层均匀性差、脆性大、易剥落，或严重污染环境等缺陷。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种铝合金表面自修复微弧氧化复合陶瓷膜层的制备方法。本发明采用的技术手段如下：

一种铝合金表面自修复微弧氧化复合陶瓷膜层的制备方法，包括以下步骤：

a.对铝合金基体进行预处理，去除表面氧化层，超声清洗30-60min，取出后冲洗干净并干燥；

b.将六偏磷酸钠和蛇纹石纳米颗粒加入电解液中并进行分散；

c.将铝合金基体置于分散有蛇纹石纳米颗粒的电解液中作为阳极，采用脉冲电源进行微弧氧化；

分散有蛇纹石纳米颗粒的电解液的组成成分包括：硅酸钠8g/L、钨酸钠5g/L、氢氧化钾2.5g/L、EDTA 2g/L、六偏磷酸钠200-600mg/L、蛇纹石纳米颗粒5-10g/L，所述电解液的溶剂为去离子水；

微弧氧化的电参数为：正向电压400-450v，负向电压100-150v，频率100-500hz，正向占空比20％，负向占空比20％，正负脉冲比1:1。

进一步地，微弧氧化的温度为30℃以下，时间为30-60min。

进一步地，所述蛇纹石纳米颗粒的制备方法为：先通过颚式破碎机将块状蛇纹石原料粉碎至微米级，再通过高速球磨机精磨48-72小时至纳米级。

进一步地，微弧氧化的阳极为铝合金基体，阴极为不锈钢电解槽。

进一步地，所述六偏磷酸钠在电解液中的浓度为200-600mg/L。

与现有技术比较，本发明所述的铝合金表面自修复微弧氧化复合陶瓷膜层的制备方法具有以下优点：

1、通过该方法可以在铝合金基体表面原位生长陶瓷层，且膜层厚度可控，可以根据实际需要制备所需厚度的膜层，基本可以保留试样原始尺寸从而不影响摩擦副的尺寸配合。

2、通过该方法制备的得到的自修复微弧氧化复合陶瓷膜层非常质密，且硬度高，显微硬度可达一千以上。

3、通过该方法制备的得到的自修复微弧氧化复合陶瓷膜层耐腐蚀性好。

4、通过该方法制备的得到的自修复微弧氧化复合陶瓷膜层耐磨，而且在与铁基金属摩擦副的摩擦磨损过程中具有减磨和对铁基金属的自修复功能。

附图说明

图1是本发明实施例所述的蛇纹石复合微弧氧化膜的表面形貌图。

图2是本发明实施例所述的蛇纹石复合微弧氧化膜的截面形貌图。

图3是通过200mg/L六偏磷酸钠分散和表面改性之后的蛇纹石纳米颗粒的粒度分布图。

图4是传统铝合金微弧氧化膜层的元素组成成分图。

图5是本发明实施例所述的蛇纹石复合微弧氧化膜的元素组成成分图。

图6是传统铝合金微弧氧化膜层与本发明实施例所述的蛇纹石复合微弧氧化膜的硬度对比图。

图7是传统铝合金微弧氧化膜层与本发明实施例所述的蛇纹石复合微弧氧化膜的相成分对比图。

图8是传统铝合金微弧氧化膜层与本发明实施例所述的蛇纹石复合微弧氧化膜在进行摩擦磨损试验时的摩擦系数对比图。

具体实施方式

一种铝合金表面自修复微弧氧化复合陶瓷膜层的制备方法，包括以下步骤：

a.对铝合金基体进行预处理，去除表面氧化层，超声清洗30-60min，取出后冲洗干净并晾干，具体处理方法为，将铝合金基体进行预磨和抛光，除去试样表面氧化层，然后将铝合金基体放入丙酮中进行超声清洗大约30-60分钟，以除去试样表面的油污与灰尘，取出试样后用无水乙醇冲洗干净，晾干后备用。

b.将六偏磷酸钠和蛇纹石纳米颗粒加入电解液中并进行分散，可以通过超声震荡的方式对蛇纹石纳米颗粒进行分散，所述蛇纹石纳米颗粒的制备方法为：先通过颚式破碎机将块状蛇纹石原料粉碎至微米级，再通过高速球磨机精磨48-72小时至纳米级，六偏磷酸钠作为分散剂和修饰挤，防止蛇纹石纳米颗粒在电解液中发生团聚，保证蛇纹石纳米颗粒的粒径在合理范围内。