[发明专利]一种基于表面氧化的SiCp/Al复合材料的研磨方法

说明书

本发明的一种基于表面氧化的SiCp/Al复合材料的研磨方法，属于材料机械加工领域。实现SiCp/Al复合材料研磨表面质量的改善。具体为先对SiCp/Al复合材料进行表面氧化处理，主要为阳极氧化处理和微弧氧化处理，在表层形成Al₂O₃氧化陶瓷膜，再进行研磨。本发明在SiCp/Al复合材料研磨表层建立SiC颗粒增强相与Al合金基体相同性耦合去除的研磨条件，从而实现SiCp/Al复合材料精密研磨的新方法和工艺。表面粗糙度达到0.2μm以下，使得研磨表面质量大幅提高。

技术领域：

本发明属于材料机械加工技术领域，具体涉及一种基于表面氧化的SiCp/Al复合材料的研磨方法。

背景技术：

SiCp/Al复合材料具有高比强度、比刚度、高比模量、热膨胀系数低、导热性好及抗磨损等突出优点，还具有传统合金材料不可比拟的可设计性，随着其制备技术的成熟和性能的提高，SiCp/Al复合材料功能元件在航空、航天、电子等高新技术领域的应用日益广泛。对SiCp/Al复合材料精密、超精密加工技术的需求正日趋强烈，尤其对一些表面精度及粗糙度要求较高的零件，如轻质高性能光学器件、精密仪器、电子封装及高档汽车发动机活塞增强环等。例如SiCp/Al复合材料在光学及光电系统的应用中，研磨加工作为其镀膜、抛光前的关键工序，对后续镀膜和抛光具有重要影响。

由于SiC颗粒增强相与Al合金基体相截然不同的物理力学特性，传统研磨方法研磨SiCp/Al复合材料时存在较多的问题，如：1)由于SiC颗粒与Al合金基体硬度的差异，导致研磨去除率存在很大差异，Al合金基体的过磨使SiC颗粒过于突出表面。2)SiC颗粒在研磨压力和磨粒作用下容易形成贯穿裂纹或发生破碎，形成研磨缺陷。3)磨料及脱落破碎的SiC颗粒易嵌入硬度较低的Al合金基体表层，形成嵌入缺陷。4)难以合理选择研磨磨料、磨料粒度以及研磨工艺参数。上述这些问题的存在不仅对已加工表面质量造成破坏，而且直接影响后续加工和工作，如镀膜质量、抛光成品率、工件性能及长期工作可靠性。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种基于表面氧化的SiCp/Al复合材料及研磨方法，该方法通过对SiCp/Al复合材料表面进行氧化处理，在表层形成Al₂O₃氧化陶瓷膜，从而在SiCp/Al复合材料研磨表层建立SiC颗粒增强相与Al合金基体相同性耦合去除的研磨条件，实现SiCp/Al复合材料精密研磨的新方法和工艺。具体的，对SiCp/Al复合材料进行前处理，再进行表面氧化处理，得到氧化陶瓷膜，水洗干燥后再进行研磨，得到质量优异的研磨表面。本发明的表面氧化方法主要为阳极氧化和微弧氧化处理。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于表面氧化的SiCp/Al复合材料的研磨方法，包括以下步骤：

(1)取SiCp/Al复合材料，对该复合材料进行前处理后，进行氧化，获得氧化陶瓷膜，完成对SiCp/Al复合材料的表面氧化，其中，所述的氧化方式为阳极氧化或微弧氧化，所述的氧化陶瓷膜厚度为10-200μm，表面硬度为700HV-3000HV；

(2)采用不同粒度金刚石磨料对表面氧化后的SiCp/Al复合材料表面氧化陶瓷膜进行研磨，完成研磨。

所述的步骤(1)中，当采用阳极氧化，前处理过程为：机械抛光，碱洗，水洗，酸洗，水洗；当采用微弧氧化，前处理过程为：打磨抛光，超声清洗，水洗。

所述的步骤(1)中，当采用阳极氧化，获得的氧化陶瓷膜厚度为10-50μm，表面硬度为700HV-1000HV；当采用微弧氧化，获得的氧化陶瓷膜厚度为10-200μm，表面硬度为1000HV-3000HV。