[发明专利]一种高硅铝合金的微弧氧化前处理方法

说明书

本发明涉及一种高硅铝合金的微弧氧化前处理方法，包括如下步骤：采用一定体积比的HF和浓HNO₃的混合液对硅含量较高(≥4wt.％)的铝合金进行短时浸泡处理，将高硅铝合金基材的表层硅元素溶解，而铝元素基本被保留下来，随后对其超声清洗再去除气表面吸附的硅元素，随后再对其表面进行进行低温烘干处理。基材在所述前处理后于电解液中进行微弧氧化得到相应的氧化膜层。本发明高硅铝合金前处理工艺，以显著提升其微弧氧化膜层的形成速率，降低其能耗，并在高硅铝合金表面获得一种组织致密、耐磨损和耐腐蚀性能优良的氧化膜层。

技术领域

本发明涉及微弧氧化技术领域，尤其涉及一种高硅含量的铝合金微弧氧化的前处理方法。

背景技术

目前铝硅合金因其表面的耐磨损和耐腐蚀性能较差，大多需要进行表面处理以强化其表面的性能，而微弧氧化技术在铝合金表面制备的陶瓷膜层可以满足该类需求。但当铝合金内部含有较多的硅元素时，硅大多以铝硅共晶相甚至初生硅相的形式存在与铝合金中，因硅相难以被氧化，其以夹杂相的形式存在于铝表面形成的氧化铝膜间，其会抑制微弧氧化初期铝硅合金表面完整阳极氧化膜层的形成，而这层完整氧化膜的形成是整个铝硅合金发生微弧放电氧化的前提。因此，会导致整个铝硅合金由阳极氧化过渡至微弧氧化过程的时间显著延长，造成其表面膜层生长速率低。由于硅相为半导体，而氧化铝膜为绝缘体，因而这些在氧化初期的阳极氧化阶段夹杂在氧化铝膜中的硅相会造成较多的氧化电流从其表面流失，并以发热的形式被损失掉，显著增加整个铝硅合金表面微弧氧化膜层形成过程中消耗的电能。

通过将铝硅合金表层的硅元素去除而铝元素却被保留，使得铝硅合金如纯铝一般，在微弧氧化初期可以快速通过阳极氧化形成一层较完整的氧化铝膜。而该钝化膜的存在，会促使整个阳极氧化过程快速进入微弧放电氧化阶段，快速形成一层不断增厚的氧化物陶瓷膜。此外，整个膜层中夹杂的硅相数量显著下降，通过硅表面损失的漏电流也明显减少，还可以显著降低铝硅合金在整个微弧氧化过程中生成的热量，提高其能效。另外，最终形成的膜层中的氧化硅的含量也会明显降低，而氧化铝的相对含量增加，提高了整个氧化膜的组织纯度，对整个膜层性能的改善也有显著效果。

本发明设计通过采用一种工艺较为简单的化学处理工艺及一种电解液配方。首先，将硅含量较高的铝硅合金置于氢氟酸和浓硝酸的混合酸液中进行浸泡处理，可以在保证基体表层的铝保留的同时，硅元素基本被溶解。随后对其表面进行超声清洗去溶解后仍吸附在合金表面的硅。继而对该材料进行低温烘干处理，使其表面形成一层极薄的氧化铝钝化膜，最终对其进行微弧氧化处理。因经所述前处理的铝硅表层基本只存在一层较均匀且极薄的氧化铝钝化膜，因此其可以快速通过阳极氧化阶段而进入微弧放电氧化阶段。且铝硅合金表层的硅元素在微弧氧化初期便已被大量去除，会使得最终进入氧化膜中的硅元素含量明显减少，而电解液中也不会有额外的硅元素进入整个膜层，因而可显著提升其表面氧化物陶瓷膜的形成速率，降低其膜层生成过程中的能耗并提升膜层的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高硅铝合金微弧氧化的前处理工艺及一种碱性的电解液。通过严格控制前处理混合酸液的成分和配比，浸泡时间，超声波清洗时间，烘烤的温度和时间等，可以将铝硅合金表层的硅元素去除，并在其表层形成一层较薄且较完整的氧化铝钝化膜层。随后，将该前处理后的铝硅合金置于碱性的不含硅元素的碱性电解液中进行微弧氧化。最终，可以得到一层含硅元素较少的微弧氧化膜层。