一種鋁基合金及其復(fù)合材料表面強(qiáng)化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁基合金表面處理的領(lǐng)域，尤其涉及的是一種鋁基合金及其復(fù)合材料表面強(qiáng)化的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鋁基材料在汽車(chē)、航空航天、軍工、民用等工業(yè)的廣泛應(yīng)用，增加了鋁基材料、鋁基合金的使用，但是卻有需要對(duì)鋁基材料和鋁基合金的表面性能進(jìn)行加強(qiáng)，例如:硬度、耐腐蝕性能、耐高溫性能和耐摩擦性能等；因此，需要對(duì)鋁基材料或鋁基合金進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，而現(xiàn)有的處理方式有熱噴技術(shù)、陰極電脈涂裝技術(shù)；熱噴技術(shù)需要消耗的加工成本高，陰極電脈涂裝技術(shù)的工藝復(fù)雜，影響膜層的因數(shù)多，成本高。
[0003]因此，現(xiàn)有的鋁基合金表面強(qiáng)化技術(shù)需要改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種鋁基合金及其復(fù)合材料表面強(qiáng)化的方法，旨在解決現(xiàn)有的鋁基合金表面強(qiáng)化技術(shù)復(fù)雜，強(qiáng)化成本高、消耗電能大，以及強(qiáng)化效果不佳的技術(shù)問(wèn)題。
[0005]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其包括以下的步驟:
a.將準(zhǔn)備好的鋁基合金材料放置于一定的電解溶液中；
b.對(duì)放置在電解溶液中的鋁基合金材料施加電解波形，使其表面產(chǎn)生等離子微弧放電；
c.鋁基合金材料的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)和等離子反應(yīng)，并在反應(yīng)中產(chǎn)生的3000°C以上的高溫?zé)瞥裳趸锾沾赡樱?br> d.最后將鋁基合金材料取出來(lái)清洗，然后烘干包裝。
[0006]所述的鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其中，所述的步驟b中的電解溶液為堿性電解溶液或酸性電解溶液。
[0007]所述的鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其中，所述的酸性電解溶液為H2S04D電解液；所述的堿性電解溶液為氫氧化鈉體系、鋁酸鹽體系、硅酸鹽體系或磷酸鹽體系。
[0008]所述的鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其中，所述的步驟c中的鋁合金材料的表面發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)和等離子反應(yīng)分別為化學(xué)氧化、電化學(xué)氧化、等離子氧化；所述的化學(xué)氧化、電化學(xué)氧化、等離子氧化是同時(shí)存在的。
[0009]所述的鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其中，所述步驟c中的氧化物陶瓷膜層為QAl2O3陶瓷膜層。
[0010]所述的鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其中，所述步驟b中所施加的電解波形的脈沖電壓為100~650伏特；。
[0011]所述的鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其中，所述步驟b中的施電解波形施加的時(shí)間為10-30min。
[0012]所述的鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其中，還可在電解溶液中添加一些增加膜層的添加劑。
[0013]所述的鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其中，所述的添加劑包括NaA102、Na2Si03、NaMo04、Na2W04 和 Na2Sn03。
[0014]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過(guò)微弧氧化技術(shù)使得鋁合金表面生成陶瓷膜層，這種強(qiáng)化鋁基合金表面的方法，工序更加簡(jiǎn)單，強(qiáng)化成本較低、消耗電能少，處理時(shí)間短，以及強(qiáng)化效果好；此外，通過(guò)對(duì)電解溶液添加添加劑使得陶瓷膜層中的鋁含量增加，或者形成雙重結(jié)構(gòu)的膜層，提高膜層被擊穿電壓，增加膜層的耐磨性能；經(jīng)過(guò)本發(fā)明微弧處理的鋁基合金能夠在表面生成50-200um厚度的膜層，膜層的顯微硬度為1000-1800HV，耐腐蝕性能強(qiáng)，膜層表面能夠耐150(TC的溫度而不損壞。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]本發(fā)明公開(kāi)了一種鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其包括以下的步驟:
a.將準(zhǔn)備好的鋁基合金材料放置于一定的電解溶液中；
b.對(duì)放置在電解溶液中的鋁基合金材料施加電解波形，使其表面產(chǎn)生等離子微弧放電；
c.鋁基合金材料的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)和等離子反應(yīng)，并在反應(yīng)中產(chǎn)生的3000°C以上的高溫?zé)瞥裳趸锾沾赡樱?br> d.最后將鋁基合金材料取出來(lái)清洗，然后烘干包裝。
[0018]所述的步驟b中的電解溶液為堿性電解溶液或酸性電解溶液；其中，所述的酸性電解溶液為H2S04電解液；所述的堿性電解溶液為氫氧化鈉體系、鋁酸鹽體系、硅酸鹽體系或磷酸鹽體系；使用酸性電解溶液在過(guò)程中生成一些對(duì)環(huán)境有一定污染，使用氫氧化鈉體系的電解溶液和硅酸鹽體系對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
[0019]所述的步驟c中的鋁合金材料的表面發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)和等離子反應(yīng)分別為化學(xué)氧化、電化學(xué)氧化、等離子氧化；所述的化學(xué)氧化、電化學(xué)氧化、等離子氧化是同時(shí)存在的。
[0020]進(jìn)一步說(shuō)，所述步驟c中的氧化物陶瓷膜層為a Al2O3陶瓷膜層。
[0021]所述步驟b中所施加的電解波形的脈沖電壓為500伏特。
[0022]所述步驟b中的施電解波形施加的時(shí)間為10_30min。
[0023]本發(fā)明還可在電解溶液中添加一些增加膜層的添加劑，這些添加劑包括NaA102、Na2Si03、NaMo04、Na2W04 和 Na2Sn03。
[0024]本發(fā)明添加Na2Si03的含量可以增加陶瓷膜層被擊穿電壓的性能；添加Na2Mo04、Na2W04和NaSn03使得陶瓷膜層的耐磨性能增強(qiáng)。
[0025]本發(fā)明使用娃酸鹽電解溶液后，然后添加KMn04和Na2V03，可以使微弧氧化后的鋁合金生成雙重結(jié)構(gòu)的陶瓷膜層。
[0026]本發(fā)明中鋁合金表面強(qiáng)化處理使用磷酸鹽電解溶液可以使鋁合金表面生成陶瓷膜層的厚度50-200um。
[0027]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過(guò)微弧氧化技術(shù)使得鋁合金表面生成陶瓷膜層，這種強(qiáng)化鋁基合金表面的方法，工序更加簡(jiǎn)單，強(qiáng)化成本較低、消耗電能少，處理時(shí)間短，以及強(qiáng)化效果好；此外，通過(guò)對(duì)電解溶液添加添加劑使得陶瓷膜層中的鋁含量增加，或者形成雙重結(jié)構(gòu)的膜層，提高膜層被擊穿電壓，增加膜層的耐磨性能；經(jīng)過(guò)本發(fā)明微弧處理的鋁基合金能夠在表面生成50-200um厚度的膜層，膜層的顯微硬度為1000-1800HV，耐腐蝕性能強(qiáng)，膜層表面能夠耐1500°C的溫度而不損壞；使用本發(fā)明的方法強(qiáng)化后的陶瓷膜層與鋁基合金的金屬結(jié)合力能夠達(dá)到15-50Kg/mm2’，陶瓷膜層與鋁基合金之間有良好的相容性。
[0028]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其特征在于，包括以下的步驟: a.將準(zhǔn)備好的鋁基合金材料放置于一定的電解溶液中； b.對(duì)放置在電解溶液中的鋁基合金材料施加電解波形，使其表面產(chǎn)生等離子微弧放電； c.鋁基合金材料的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)和等離子反應(yīng)，并在反應(yīng)中產(chǎn)生的3000°C以上的高溫?zé)瞥裳趸锾沾赡樱? d.最后將鋁基合金材料取出來(lái)清洗，然后烘干包裝。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其特征在于，所述的步驟b中的電解溶液為堿性電解溶液或酸性電解溶液。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其特征在于，所述的酸性電解溶液為H2S04D電解液；所述的堿性電解溶液為氫氧化鈉體系、鋁酸鹽體系、硅酸鹽體系或磷酸鹽體系。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其特征在于，所述的步驟c中的鋁合金材料的表面發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)和等離子反應(yīng)分別為化學(xué)氧化、電化學(xué)氧化、等離子氧化；所述的化學(xué)氧化、電化學(xué)氧化、等離子氧化是同時(shí)存在的。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其特征在于，所述步驟c中的氧化物陶瓷膜層為αΑ1203陶瓷膜層。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其特征在于，所述步驟b中所施加的電解波形的脈沖電壓為100~650伏特；。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其特征在于，所述步驟b中的施電解波形施加的時(shí)間為10-30min。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其特征在于，還可在電解溶液中添加一些增加膜層的添加劑。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其特征在于，所述的添加劑包括 NaA102、Na2Si03、NaMo04、Na2W04 和 Na2Sn03。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鋁基合金及其復(fù)合材料的表面強(qiáng)化方法，其包括以下的步驟：a.將準(zhǔn)備好的鋁基合金材料放置于一定的電解溶液中；b.對(duì)放置在電解溶液中的鋁基合金材料施加電解波形，使其表面產(chǎn)生等離子微弧放電；c.鋁基合金材料的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)和等離子反應(yīng)，并在反應(yīng)中產(chǎn)生的3000℃以上的高溫?zé)瞥裳趸锾沾赡?；d.最后將鋁基合金材料取出來(lái)清洗，然后烘干包裝。本發(fā)明具有的有益效果：通過(guò)微弧氧化技術(shù)使得鋁合金表面生成陶瓷膜層，這種強(qiáng)化鋁基合金表面的方法，工序更加簡(jiǎn)單，強(qiáng)化成本較低、消耗電能少，處理時(shí)間短，以及強(qiáng)化效果好。
【IPC分類(lèi)】C25D11/06, C25D11/04
【公開(kāi)號(hào)】CN104962971
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510414411
【發(fā)明人】黎洪
【申請(qǐng)人】佛山市中國(guó)科技開(kāi)發(fā)院分院
【公開(kāi)日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年7月15日