[发明专利]一种铝硅合金表面膜层的制备方法

说明书

本发明提供一种铝硅合金表面膜层的制备方法，先采用氢氟酸和浓硝酸的混合液对硅铝硅合金进行刻蚀预处理，消除表层的硅相并形成微坑，随后在添加了大量陶瓷纳米颗粒的铝酸盐为主的电解液中进行微弧氧化处理，获得多相复合陶瓷膜层。本发明的制备方法可以在铝硅合金表面获得一层耐磨损、耐腐蚀等性能优良的微弧氧化膜层，适用于铝硅合金零件的表面强化处理。

技术领域

本发明属于铝硅合金表面处理领域，尤其涉及一种铝硅合金表面膜层的制备方法。

背景技术

铝硅合金具有良好的铸造性能，生产成本低，广泛用于发动机活塞、气缸体、汽车轮毂等零部件的生产。但铝硅合金表面的耐磨损、耐腐蚀或耐热等性能不够理想，一般需要进行表面处理以提升其表面性能，以满足某些高温磨损、腐蚀等较严苛环境下的使用要求。通过绿色环保的微弧氧化技术对铝硅合金进行表面处理，可促使基体中的硅相与铝相均被氧化，并以原位生长的方式形成一层氧化物陶瓷膜层，显著提升铝硅合金表面的综合性能。但当铝硅合金内部存在较多硅含量时，基体中的硅相会降低其在微弧氧化初期的膜层生长速率，且这些缓慢氧化的硅相在成膜初期还会造成较多电流从其表面穿过，并以发热的形式被消耗掉，导致成膜的电能利用效率下降。虽然在放电氧化阶段，铝硅合金中的硅相在电弧的作用下可被快速氧化，并与铝相表面形成的氧化铝反应而转变成莫来石相。但这些莫来石杂质相呈疏松多孔的结构存在于氧化铝膜中，会造成整个微弧氧化膜层结构致密性变差，膜层的硬度、耐磨损、耐腐蚀等性能也明显下降。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种铝硅合金表面膜层的制备方法，包括以下步骤：

S1：去除铝硅合金表面油污后，对铝硅合金表面进行酸刻蚀，清洗；

S2：将S1清洗后的铝硅合金进行表面微弧氧化处理，获得表面有膜层的铝硅合金。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述铝硅合金中，硅的质量分数≥4％。

在本发明的一些实施方式中，S1所述酸刻蚀包括：将铝合金基体浸泡在氢氟酸和浓硝酸组成的混合液中。

采用氢氟酸和浓硝酸的混合液对铝硅合金进行完全浸泡处理，可以将铝硅合金基材表层的硅元素溶解去除并形成微坑。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述氢氟酸的质量分数≥30％，所述浓硝酸的质量分数≥50％。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述氢氟酸的质量分数为40％，所述浓硝酸的质量分数为68％。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述氢氟酸和浓硝酸组成的混合液中，氢氟酸的体积分数为1/6～1/3。

在本发明的一些更优选的实施方式中，所述浸泡的时间为20s～100s。

在本发明的一些实施方式中，所述清洗为酒精或丙酮超声清洗。

采用酒精或丙酮等进行超声清洗，将上述酸液浸泡处理的基体表面可能吸附的少量硅清洗干净，能够将铝硅合金表层的硅相去除而保留铝相，基体表层的硅相含量显著减少，使得铝硅合金表面以接近纯铝的组分进行微弧氧化处理，生成的膜层中含硅氧化物的比例会显著下降。

在本发明的一些实施方式中，S2所述表面微弧氧化处理包括：将S1处理后的铝合金置于含铝酸盐的碱性电解液中，搅拌电解液。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述搅拌的速度为2000r/min～5000r/min。

在微弧氧化成膜过程中，对电解液进行持续的强烈搅拌以确保添加的纳米颗粒呈悬浮状均匀分散，使这些纳米颗粒在放电反应过程中可有效掺入铝硅合金基体原位生长的氧化膜中。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述铝酸盐的浓度为5g/L～20g/L。