[发明专利]地铁门铝质导轨表面微弧氧化制备耐磨涂层的处理方法

说明书

本发明公开了一种地铁门铝质导轨表面微弧氧化制备耐磨涂层的处理方法，所制备的耐磨涂层主要由铝的氧化物和少量石墨组成，防护涂层厚度为15~26μm，具体包括配置电解液、微弧氧化处理、水洗后风干这些步骤，本发明制备的铝合金表面耐磨涂层具有硬度高、厚度均匀、致密度高、耐磨性好以及摩擦过程中能产生自润滑等特点,可满足轨道交通领域对长效耐磨导轨的实际需求。

技术领域

本发明属于金属材料表面处理技术领域，具体涉及地铁门铝质导轨表面微弧氧化制备耐磨涂层的处理方法。

背景技术

地铁作为现代都市生活中重要的交通工具，越来越贴近人们的生活，为了庞大的载客量，地铁不得不考虑自身轻量化，铝合金在实用金属中具有较低的密度、较高的比强度以及优良的承受冲击载荷能力，在轻量化的地铁上被广泛应用。地铁客室车门因其数量多(每列车有60个客室车门)、操作频繁(运营中平均每2min就须开关门1次)而成为地铁至关重要的部件。在这种地铁门与导轨之间频繁来回滚动的摩擦会不可避免的带来材料的磨损。而铝合金较低的硬度又不得不对其进行表面处理。

传统的铝合金表面处理技术诸如(阳极氧化、电镀)在如今国内相关环保条例的出台后其在执行过程中产生的废液排放是一个具有挑战的问题。微弧氧化工艺就很好地解决了这一问题。铝合金导轨通过微弧氧化处理表面可获得一层约十几微米厚的氧化铝陶瓷层。其表面显微硬度可超过1000HV。

目前，随着节能环保理念的提出以及设备精准精密度的提高，材料的使用寿命以及表面的精整要求也越发严格。铝合金微弧氧化涂层表面不理想的粗糙度以及干摩擦过程中产生的不理想的摩擦系数都很影响材料的使用寿命；然而，针对此类问题，传统微弧氧化处理却不能高效、全面地解决上述问题。因此，在铝质导轨表面开发一种低摩擦系数和高硬度的耐磨涂层很为迫切。

发明内容

本发明的目的是提供了地铁门铝质导轨表面微弧氧化制备耐磨涂层的处理方法，且制备的铝质导轨表面具有较低的摩擦系数和较高硬度的耐磨涂层。

为实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种地铁门铝质导轨表面微弧氧化制备耐磨涂层的处理方法，所制备的耐磨涂层主要包括铝的氧化物、石墨，二氧化锆，所述铝的氧化物、石墨和二氧化锆的质量份数为70份～90份、5份～7份、2份～3份；

具体包括以下步骤：

S1：配置电解液

称取硅酸钠、氟锆酸钾、氢氧化钠、三乙醇胺、纳米级石墨颗粒、分散剂、润湿剂，为加入去离子水或蒸馏水溶解，搅拌均匀后即得到微弧氧化电解液；其中硅酸钠浓度10～20g/L，氟锆酸钾浓度为2.0g/L，氢氧化钠浓度为1～3g/L，三乙醇胺的浓度为30g/L，纳米级石墨颗粒浓度4～10g/L，分散剂浓度为4～10g/L，润湿剂浓度2.0g/L；

S2：微弧氧化

将铝质导轨置于微弧氧化系统中电解槽的阳极，采用不锈钢板作为阴极，接通微弧氧化电源，整个微弧氧化过程中控制电源输出电流为5～10A/dm2，直流输出，频率为500～1000HZ，占空比为5～20％，氧化时间10～30mi n，维持电解液温度为10～30℃；

S3：将S2微弧氧化处理后的铝质导轨水洗后风干。

原理：在电解液中加入氟锆酸钾能够生成二氧化锆，具有良好的硬度以及抗冲击性，合适的氟锆酸钾可以使涂层表面粗糙度下降。纳米级石墨颗粒可以通过熔融包覆以及从放电通道迁移的形式进入涂层内部，并在涂层中均匀分布起到润滑减磨的功效。在阳极氧化过程中,三乙醇胺化学吸附铝合金表面,从而改变微弧氧化过程中氧气气泡在镁合金表面的吸附强度和氧气气泡的大小,降低了微弧氧化陶瓷层孔隙率。另三乙醇胺可以有效抑制火花放电,增加膜层的厚度,使表面孔隙变小,提高表面光洁度。

进一步改进的是，所述石墨颗粒的粒径为40-50。

进一步改进的是，制备的所述耐磨涂层厚度为15～26μm。