一種基于固溶時(shí)效預(yù)處理鋁合金微弧氧化工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金的表面處理，特指一種用于鋁合金零件的耐磨、耐蝕表面處理方法，具體地，為一種基于固溶時(shí)效預(yù)處理鋁合金微弧氧化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁及其合金因質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、導(dǎo)電(熱)性好等優(yōu)點(diǎn)而成為輕量化制造的主要材料。由于鋁及其合金本身的耐磨性、耐腐性等性能的不足，限制了它更廣泛的應(yīng)用。
[0003]微弧氧化微弧氧化(Microarc Oxidat1n)又稱(chēng)等離子體微弧氧化(MicroplasmaOxidat1n)，是一種綠色環(huán)保、效果良好的表面處理技術(shù)，就是將Al或其合金置于電解質(zhì)水溶液中，在高溫高壓、熱化學(xué)、等離子體化學(xué)和電化學(xué)等共同作用下使材料的表面產(chǎn)生火花放電斑點(diǎn)生成陶瓷膜層的方法。它使電化學(xué)生成的氧化膜經(jīng)過(guò)微等離子體的高溫高壓作用發(fā)生相和結(jié)構(gòu)的變化，從而使無(wú)序結(jié)構(gòu)的氧化膜變成含有一定結(jié)晶態(tài)的a-Al2O3相(也稱(chēng)剛玉)和Y-Al2O3相的致密陶瓷膜，微弧氧化生產(chǎn)的陶瓷膜具有極高的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。
[0004]對(duì)鋁合金進(jìn)行微弧氧化處理能大大拓寬鋁合金的應(yīng)用范圍，而微弧氧化膜層的質(zhì)量又直接影響到其應(yīng)用性能。目前，通常采用電解液組成和電參數(shù)工藝(例如:微弧氧化施加的電壓、氧化時(shí)間、電流密度、占空比、頻率等參數(shù))的優(yōu)化組合，獲得具有一定厚度的陶瓷層。
[0005]微弧氧化工藝中，陶瓷層的形成主要受電壓、時(shí)間的控制。增加施加的電壓，微弧氧化膜厚度增加速率快；氧化時(shí)間延長(zhǎng)，也能在一定程度上增加陶瓷膜層的厚度，但與時(shí)間不成正比例關(guān)系。提高施加電壓，一方面受到微弧氧化設(shè)備性能的限制，另一方面，過(guò)高的施加電壓，會(huì)降低氧化膜層的性能；同時(shí)，微弧氧化過(guò)長(zhǎng)時(shí)間越長(zhǎng)，增加氧化膜層的粗糙度。該發(fā)明公開(kāi)了一種基于固溶時(shí)效預(yù)處理鋁合金微弧氧化工藝，首先將待微弧氧化的零件在一定溫度下進(jìn)行固溶、時(shí)效處理，然后采用表面進(jìn)行打磨、拋光處理，清洗后進(jìn)行微弧氧化處理，得到厚度較大、結(jié)合良好的微弧氧化陶瓷層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于，提出一種基于固溶時(shí)效預(yù)處理鋁合金微弧氧化工藝方法，其基于微弧氧化前的固溶處理和隨后的時(shí)效處理相結(jié)合，利用固溶時(shí)效相結(jié)合處理后，有利于鋁合金基體內(nèi)強(qiáng)化相分布均勻和細(xì)化，改善鋁合金表面性能的均勻性，有助于鋁合金表面微弧氧化反應(yīng)快速的、均勻的進(jìn)行。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于固溶時(shí)效預(yù)處理鋁合金微弧氧化工藝方法，包括如下步驟:
[0008]Α)固溶處理，將待微弧氧化鋁合金在溫度510-515°C下保持45_55min后，進(jìn)行爐冷;
[0009]B)時(shí)效處理，將上述固溶處理后的鋁合金在200-215°C下保持2-8h后，進(jìn)行空冷；
[0010]c)表面處理，將經(jīng)時(shí)效處理的鋁合金表面進(jìn)行處理；
[0011]D)微弧氧化，將經(jīng)上述步驟處理的鋁合金在電解液中進(jìn)行微弧氧化處理，制備陶瓷層；其中，電解液各組成成分的濃度為:硅酸鈉為6-8g/L，氫氧化鈉為1-1.5g/L，氟化鈉為 0.5-1.0g/L，硫酸鈷為 0.6-0.7g/L ；
[0012]電參數(shù)設(shè)置:正電壓435-460V，正電壓頻率260_280Hz，正電壓占空比為50% -55%;負(fù)電壓65-11V ;負(fù)電壓頻率80_110Hz，負(fù)電壓占空比為25% -30%，微弧氧化時(shí)間為15-25min。
[0013]優(yōu)選地，步驟A)中，將待微弧氧化鋁合金在溫度513 °C下保持50min后，進(jìn)行爐冷。
[0014]優(yōu)選地，步驟B)中，將固溶處理后的鋁合金在210°C下保持5h后，進(jìn)行空冷。
[0015]優(yōu)選地，步驟C)中，將經(jīng)時(shí)效處理的鋁合金表面進(jìn)行打磨、拋光處理后，再用去離子水超聲波震蕩清洗。
[0016]優(yōu)選地，步驟D)中，電解液各組成成分的濃度為:硅酸鈉為7g/L，氫氧化鈉為
1.3g/L，氟化鈉為0.8g/L，硫酸鈷為0.6g/L。
[0017]優(yōu)選地，步驟D)中，電參數(shù)設(shè)置:正電壓450V，正電壓頻率270Hz，正電壓占空比為53% ;負(fù)電壓100V ;負(fù)電壓頻率10Hz，負(fù)電壓占空比為28%，微弧氧化時(shí)間為20min。
[0018]優(yōu)選地，所述鋁合金為Al-Mg-Si合金、Al-Si合金或Al-Cu合金。
[0019]本發(fā)明所達(dá)到的有益技術(shù)效果:
[0020]1.本發(fā)明由于在微弧氧化前，采用了固溶時(shí)效處理，改善了鋁合金基體中強(qiáng)化相形狀和尺寸，處理后的強(qiáng)化相分布均勻且細(xì)化。
[0021]2.本發(fā)明另一個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)是，經(jīng)過(guò)對(duì)鋁合金的固溶時(shí)效處理后，改善了鋁合金表面性能，增加了鋁合金表面微弧氧化速度的均勻性。
[0022]3.本發(fā)明制備的陶瓷層，具有層厚、厚度均勻、結(jié)合良好的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1本發(fā)明經(jīng)固溶時(shí)效的微弧氧化陶瓷層截面金相圖；
[0024]圖2本發(fā)明經(jīng)固溶時(shí)效的微弧氧化陶瓷層表面的X射線(xiàn)衍射圖譜；
[0025]圖3本發(fā)明未經(jīng)固溶時(shí)效的微弧氧化陶瓷層截面金相圖；
[0026]圖4本發(fā)明未經(jīng)固溶時(shí)效的微弧氧化陶瓷層表面的X射線(xiàn)衍射圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了能更好的了解本發(fā)明的技術(shù)特征、技術(shù)內(nèi)容及其達(dá)到的技術(shù)效果，現(xiàn)將本發(fā)明的附圖結(jié)合實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利進(jìn)一步說(shuō)明。
[0029]本發(fā)明提供一種基于固溶時(shí)效預(yù)處理鋁合金微弧氧化工藝方法，包括如下步驟:
[0030]A)固溶處理，將待微弧氧化鋁合金在溫度510-515°C下保持45_55min，優(yōu)選地，在溫度513 °C下保持50min后，進(jìn)行爐冷；
[0031]B)時(shí)效處理，將上述固溶處理后的鋁合金在200-215°C下保持2-8h，優(yōu)選地，在210 °C下保持5h后，進(jìn)行空冷；
[0032]C)表面處理，將經(jīng)時(shí)效處理的鋁合金表面進(jìn)行處理，處理過(guò)程為先將鋁合金表面進(jìn)行打磨、拋光處理后，再用去離子水超聲波震蕩清洗；
[0033]D)微弧氧化，將經(jīng)上述步驟處理的鋁合金在電解液中進(jìn)行微弧氧化處理，制備陶瓷層；其中，電解液各組成成分的濃度為:Na2Si03S 6-8g/L，NaOH為1_1.5g/L，NaF為0.5-1.0g/L, CoSO4S 0.6-0.7g/L ；
[0034]電參數(shù)設(shè)置:正電壓435-460V，正電壓頻率260_280Hz，正電壓占空比為50% -55%;負(fù)電壓65-11V ;負(fù)電壓頻率80_110Hz，負(fù)電壓占空比為25% -30%，微弧氧化時(shí)間為15-25min。
[0035]優(yōu)選地，電解液各組成成分的濃度為:Na2Si03S 7g/L，NaOH為1.3g/L，NaF為0.8g/L，CoSO4為 0.6g/Lo
[0036]電參數(shù)設(shè)置:正電壓450V，正電壓頻率270Hz，正電壓占空比為53%;負(fù)電壓100V ；負(fù)電壓頻率10Hz，負(fù)電壓占空比為28%，微弧氧化時(shí)間為20min。
[0037]本發(fā)明可以微弧氧化各種鋁合金，包括Al-Mg-Si合金、Al-Si合金或Al-Cu合金。
[0038]實(shí)施例1
[0039]為了更好的說(shuō)明本發(fā)明提供的工藝方法的效果，對(duì)6063鋁合金進(jìn)行固溶處理:515°C、保溫55min，爐冷；時(shí)效處理:215°C、保溫4h，空冷。在電解液各組成成分濃度為，Na2Si03:6g/L ；NaOH: lg/L ；NaFl.0g/L ；CoS0 40.6g/L。電參數(shù)設(shè)置:正電壓 44V 0 ;正電壓頻率280Hz ;正電壓占空比為55% ;負(fù)電壓100V ;負(fù)電壓頻率IlOHz ;負(fù)電壓占空比為30% ；微弧氧化時(shí)間為20min，得到80?90 μ m、主要由a -Al2O3相和γ -Al 203相組成的致密陶瓷膜，如圖1-2所示。
[0040]經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察，未經(jīng)固溶時(shí)效處理，鋁合金微弧氧化陶瓷層厚度較薄，而經(jīng)本發(fā)明的工藝處理后得到的浸鋁層厚度增加顯著，參見(jiàn)圖1-4。
[0041]以上已以較佳實(shí)施例公布了本發(fā)明，然其并非用以限制本發(fā)明，凡采取等同替換或等效變換的方案所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于固溶時(shí)效預(yù)處理鋁合金微弧氧化工藝方法，其特征在于:包括如下步驟: A)固溶處理，將待微弧氧化鋁合金在溫度510-515°C下保持45-55min后，進(jìn)行爐冷； B)時(shí)效處理，將上述固溶處理后的鋁合金在200-215°C下保持2-8h后，進(jìn)行空冷； C)表面處理，將經(jīng)時(shí)效處理的鋁合金表面進(jìn)行處理；D)微弧氧化，將經(jīng)上述步驟處理的鋁合金在電解液中進(jìn)行微弧氧化處理，制備陶瓷層；其中，電解液各組成成分的濃度為:硅酸鈉為6-8g/L，氫氧化鈉為1-1.5g/L，氟化鈉為0.5-1.0g/L，硫酸鈷為 0.6-0.7g/L ； 電參數(shù)設(shè)置:正電壓435-460V，正電壓頻率260-280HZ，正電壓占空比為50% -55% ；負(fù)電壓65-110V ;負(fù)電壓頻率80-110HZ，負(fù)電壓占空比為25% -30 %，微弧氧化時(shí)間為15_25min02.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固溶時(shí)效預(yù)處理鋁合金微弧氧化工藝方法，其特征在于:步驟A)中，將待微弧氧化鋁合金在溫度513°C下保持50min后，進(jìn)行爐冷。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固溶時(shí)效預(yù)處理鋁合金微弧氧化工藝方法，其特征在于:步驟B)中，將固溶處理后的鋁合金在210°C下保持5h后，進(jìn)行空冷。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固溶時(shí)效預(yù)處理鋁合金微弧氧化工藝方法，其特征在于:步驟C)中，將經(jīng)時(shí)效處理的鋁合金表面進(jìn)行打磨、拋光處理后，再用去離子水超聲波震蕩清洗。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固溶時(shí)效預(yù)處理鋁合金微弧氧化工藝方法，其特征在于:步驟D)中，電解液各組成成分的濃度為:硅酸鈉為7g/L，氫氧化鈉為1.3g/L，氟化鈉為0.8g/L，硫酸鈷為 0.6g/Lo6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固溶時(shí)效預(yù)處理鋁合金微弧氧化工藝方法，其特征在于:步驟D)中，電參數(shù)設(shè)置:正電壓450V，正電壓頻率270Hz，正電壓占空比為53%;負(fù)電壓100V ;負(fù)電壓頻率10Hz，負(fù)電壓占空比為28%，微弧氧化時(shí)間為20min。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的基于固溶時(shí)效預(yù)處理鋁合金微弧氧化工藝方法，其特征在于:所述銷(xiāo)合金為Al-Mg-Si合金、Al-Si合金或Al-Cu合金。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及鋁合金的表面處理，特指一種用于鋁合金零件的耐磨、耐蝕表面處理方法，具體地，為一種基于固溶時(shí)效預(yù)處理鋁合金微弧氧化工藝方法。本發(fā)明針對(duì)鋁合金為材質(zhì)的零件，采用微弧氧化技術(shù)，在鋁合金表面制備耐磨、耐蝕的陶瓷層。其工藝流程包括固溶處理、時(shí)效處理、打磨、拋光、微弧氧化處理；微弧氧化處理后，獲得80～90μm陶瓷層。本發(fā)明制備的微弧氧化陶瓷層厚度較厚而用時(shí)較短，具有工藝簡(jiǎn)便、成本低、綠色環(huán)保、陶瓷層結(jié)合力強(qiáng)、適于批量生產(chǎn)等特點(diǎn)，可提高鋁合金表面耐磨性、耐蝕性。
【IPC分類(lèi)】C25D11/06, C22F1/04
【公開(kāi)號(hào)】CN104947166
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510309824
【發(fā)明人】王紅星, 毛向陽(yáng), 薛亞軍, 殷俊, 張成煜, 朱宏強(qiáng), 張?jiān)? 沈彤, 李博
【申請(qǐng)人】南京工程學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年6月8日