[发明专利]一种铝合金表面臭氧处理的微弧氧化涂层的制备方法

说明书

一种铝合金表面臭氧处理的微弧氧化涂层的制备方法，本发明涉及材料表面处理技术领域，具体涉及一种铝合金表面臭氧处理的微弧氧化涂层的制备方法。本发明是要解决铝合金存在的硬度低、耐磨性差、耐蚀性受限、熔点低等缺点，降低其耐磨损、耐腐蚀、抗高温冲击等使用性能的问题。方法：一、表面预处理；二、配制电解液；三、臭氧对电解液净化预处理；四、臭氧处理的微弧氧化涂层制备。本发明用于铝合金表面处理。

技术领域

本发明涉及材料表面处理技术领域，具体涉及一种铝合金表面臭氧处理的微弧氧化涂层的制备方法。

背景技术

铝及铝合金是一种银白色的轻金属，具有密度小、导电和导热性好、易于加工等优点，不仅在航空、航天以及军事领域方面有着广泛的应用，而且在通讯电子、建筑和交通运输等领域均有很大的发展前景，是目前使用率仅次于钢铁的金属结构材料。但铝及铝合金的熔点低、硬度低、耐磨性差；虽然铝表面在常温下形成一层稳定的Al₂O₃膜，但其厚度仅有5～13nm，在大气、淡水及硝酸环境中具有一定的耐蚀性，但对某些应用场合的耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、抗温度急变及耐高温气流冲刷的需求更无法满足。这些缺点限制了铝及合金的应用范围。

采用表面改性技术是提高铝及铝合金综合性能的有效途径之一。铝及铝合金传统的表面处理方法很多，根据工艺的不同，可分为阳极氧化、化学氧化、电镀和热喷涂等，其中以阳极氧化和电镀的应用较为广泛。但阳极氧化和电镀的预处理要求严格，并且阳极氧化膜比较薄、致密性差；电镀层必须进行特殊的中间处理，且均镀能力差、电镀工艺易污染环境。

发明内容

本发明是要解决铝合金存在的硬度低、耐磨性差、耐蚀性受限、熔点低等缺点，降低其耐磨损、耐腐蚀、抗高温冲击等使用性能的问题，而提供一种铝合金表面臭氧处理的微弧氧化涂层的制备方法。

一种铝合金表面臭氧处理的微弧氧化涂层的制备方法具体是按以下步骤进行：

一、表面预处理：将铝合金基材线切割成15mm×15mm×2mm的试样，然后使用微型钻床在试样边缘加工出直径为2mm的圆孔，得到铝合金试样；采用砂纸对铝合金试样的表面进行打磨，然后将铝合金放入装有丙酮的超声波清洗仪中超声清洗3min～5min，得到待氧化的铝合金试样；

二、配制电解液：按照20g/L～30g/LNa₃PO₄、5g/L～10g/LNa₂SiO₃、3g/L～5g/L KOH和3ml/L～5ml/L C₆H₁₈O₂₄P₆称取原料；依次将Na₃PO₄、Na₂SiO₃、KOH和C₆H₁₈O₂₄P₆加入到蒸馏水中，且每加入一种原料均采用磁力搅拌器搅拌1min～3min，得到电解液；

三、臭氧对电解液净化预处理：采用30kW双极性脉冲微弧氧化电源，将电解液倒入微弧氧化设备的不锈钢电解槽中，待氧化的铝合金试样挂在导电挂具上并使试样浸入电解液中；连接工作电极，试件接电源的正极作为阳极，电解槽接电源的负极作为阴极；多功能臭氧机接通电源后，将出气导管末端与曝气石连接好后浸入电解液中；然后顺时针转动旋钮，工作指示灯变为绿色，此时臭氧机进入工作状态，输入出臭氧量400mg/h～600mg/h，对电解液净化预处理3min～5min，完成臭氧对电解液净化预处理；

四、臭氧处理的微弧氧化涂层制备：接通微弧氧化设备电源，调控工艺参数，并采用多功能臭氧机在微弧氧化过程中向电解液中通入臭氧，在待氧化的铝合金试样表面制备微弧氧化涂层，微弧氧化结束后关闭电源，将制备好的试件取出，用自来水清洗表面后自然晾干，得到微弧氧化后的铝合金试样。

本发明的有益效果是：