[发明专利]一种铝合金微弧氧化液及其微弧氧化工艺

说明书

本发明涉及微弧氧化技术领域，且公开了一种铝合金微弧氧化液及其微弧氧化工艺，利用植酸与羟基化碳纳米管经过水热反应，发生化学键合反应，在碳纳米管表面接枝了植酸结构，提高了碳纳米管在微弧氧化液中的分散性，改善了碳纳米管的团聚问题，为后续的微弧氧化处理提供了便利。以植酸改性碳纳米管作为添加剂，与硅酸钠、氟化钠、丙三醇等复配，优化微弧氧化液配方和微弧氧化工艺，在铝合金表面形成陶瓷层，碳纳米管的加入提高了陶瓷层的耐磨性和强度，并且碳纳米管接枝的植酸丰富的磷酸基团，可以与铝合金表面Al发生配位螯合，从而提高陶瓷层与铝合金的结合力和结合强度。

技术领域

本发明涉及微弧氧化技术领域，具体为一种铝合金微弧氧化液及其微弧氧化工艺。

背景技术

铝合金具有优良的力学性能、化学稳定性和加工性能，广泛应用在建筑领域、交通运输、航空航天等行业中，但是铝合金存在一些缺陷，如耐磨性摩擦系数高、磨损量大，限制了铝合金的应用领域。采用微弧氧化技术对铝合金表面处理，使铝合金表面非晶结构的氧化层发生相结构变化，生成独特的致密陶瓷膜，具有高显微硬度、高耐磨性、高耐蚀性等性能。

微弧氧化溶液主要由硅酸盐、导电剂、钝化剂、添加剂等组成，对铝合金表面形成的微弧氧化陶瓷层的性能有很大影响。碳纳米管的力学强度优异，化学稳定性高、耐热性强，在微弧氧化工艺中有着广阔的应用前景，如《微弧氧化法制备镁基羟基磷灰石/碳纳米管复合生物涂层及其性能研究》，通过化学沉淀法制备了羟基磷灰石/碳纳米管纳米复合粉体，并作为电解液的添加剂，采用微弧氧化方法制备了镁合金表面复合活性涂层，更好的生物活性和耐腐蚀性。本发明旨在利用植酸对碳纳米管表面处理，作为微弧氧化溶液的添加剂，在铝合金表面形成耐磨性高、强度大的陶瓷层。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明提供了一种含植酸改性碳纳米管的微弧氧化液，优化微弧氧化工艺，在铝合金表面形成耐磨性高、强度大的陶瓷层。

(二)技术方案

一种铝合金微弧氧化液的制备工艺为：

(1)将羟基化碳纳米管分散到植酸的水溶液中，将溶液在水溶反应釜中，在100-140℃中进行水热反应24-48h，反应后过滤溶剂，去离子水洗涤，得到植酸改性碳纳米管。

(2)将植酸改性碳纳米管加入到去离子水中，搅拌分散后配置成浓度为1-3g/L的溶液，然后依次加入硅酸钠、无机碱、氟化钠、丙三醇、十二烷基苯磺酸钠，搅拌溶解后配置成铝合金微弧氧化液。

优选的，所述羟基化碳纳米管的用量为植酸的5-30％。

优选的，所述铝合金微弧氧化液中硅酸钠的浓度为9-15g/L。

优选的，所述铝合金微弧氧化液中无机碱的浓度为1.5-5g/L，无机碱包括氢氧化钾或氢氧化钠。

优选的，所述铝合金微弧氧化液中氟化钠的浓度为2-4g/L。

优选的，所述铝合金微弧氧化液中丙三醇的浓度为1-2.5g/L。

优选的，所述铝合金微弧氧化液中十二烷基苯磺酸钠的浓度为2-4g/L。

优选的，使用铝合金微弧氧化液的微弧氧化工艺为：

对铝合金表面打磨至光滑，然后加入到丙酮中进行除油，采用恒流微弧氧化设备对铝合金表面进行微弧氧化处理，控制工作电流为3-6A/dm²，电压为400-600V，电源频率为500-1000Hz，占空比为6-10％，微弧氧化处理的时间为10-30min。

(三)有益的技术效果