[发明专利]一种利用线性/环形微等离子放电自平衡技术制备纳米化涂层的方法

权利要求书

1.一种利用线性/环形微等离子放电自平衡技术制备纳米化涂层的方法，其特征在于：该方法以铝合金或铝基复合材料为基体材料，并利用线性/环形微等离子放电自平衡技术，在铝合金表面构建了线性/环形微弧氧化等离子放电火花，从而在基体材料表面制备了纳米尺度单致密微弧氧化涂层；所述线性/环形微等离子放电自平衡技术包括如下步骤：

(1)选择电压控制方式；

(2)纳米级点状等离子放电火花的构建：在步骤(1)所述电压控制方式的基础上，进一步通过调整电解液组成和控制电参数，将等离子放电火花的形态调整为纳米级白色点状；

(3)线性/环形微等离子放电火花的构建：

在等离子放电火花的形态调整为纳米级白色点状后，通过进一步调整电参数的控制方式，将纳米级点状等离子放电火花进行阵列有序控制，形成线性或者环状结构的微等离子放电火花；

步骤(1)中，所述电压控制方式在一个周期内依次为：

正向电压10～600V，占空比30％～70％；

电压0V，占空比5％～10％；

负向电压10～200V，占空比10％～50％；

电压0V，占空比5％～10％；

步骤(2)中，所采用电解液的组成如下：

所述电解液中，主盐为葡萄糖酸钠，pH调节剂为氢氧化钠或者氢氧化钾，添加剂为铝酸钠，稳定剂为硅酸钠；

步骤(2)中，所采用的电参数如下：

氧化时间：20～300分钟，脉冲频率：200～1000Hz；

正向电压：10～600V，正向电流密度：2～10A/cm²；

负向电压：10～300V，负向电流密度：1～10A/cm²；

步骤(3)中所采用的电参数的控制方式按以下三个阶段进行：

第一阶段：氧化时间20～60分钟，正向电压400～500V，正向电流密度1～2A/cm²，负向电压60～100V，负向电流密度2～5A/cm²，脉冲频率200～1000Hz；

第二阶段：氧化时间60～120分钟，正向电压450～500V，正向电流密度2～5A/cm²，负向电压80～150V，负向电流密度1～5A/cm²，脉冲频率200～1000Hz；

第三阶段：氧化时间90～240分钟，正向电压480～550V，正向电流密度0.5～3A/cm²，负向电压100～200V，负向电流密度0.5～2A/cm²，脉冲频率200～1000Hz。

2.根据权利要求1所述的利用线性/环形微等离子放电自平衡技术制备纳米化涂层的方法，其特征在于：所述纳米尺度单致密微弧氧化涂层的厚度为30～100μm，具有单致密层结构，晶粒尺寸为10～100nm；致密度为80％～95％。

3.根据权利要求1所述的利用线性/环形微等离子放电自平衡技术制备纳米化涂层的方法，其特征在于：所述微弧氧化陶瓷涂层的晶体结构主要为α-Al₂O₃。

4.根据权利要求1所述的利用线性/环形微等离子放电自平衡技术制备纳米化涂层的方法，其特征在于：所述微弧氧化陶瓷涂层与基体的结合强度为40～70MPa，涂层表面维氏硬度最大为800～1200HV，耐中性盐雾试验时间达1000～5000小时，摩擦系数为0.4～1.0，磨损量为0.1～1.0g。