一种控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法技术

本发明专利技术公开了一种控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，包括：在电解槽内加入电解液及经预处理过的第二相粒子，150～300 rpm下搅拌，电解液温度控制在30～50℃，将铝合金板于电解液中作为阳极，将不锈钢槽作为阴极，采用微弧氧化电源以直流脉冲方式进行微弧氧化处理，电流密度为1.2～10A/dm

A method for controlling the composite quantity of aluminum alloy micro arc oxidation ceramic composite membrane

The invention discloses a method for controlling the composite amount of ceramic composite film of micro-arc oxidation of aluminium alloy, including adding electrolyte and pretreated second phase particles in the electrolytic cell, stirring at 150-300 rpm, controlling the temperature of the electrolyte at 30-50 C, using aluminium alloy plate as an anode in the electrolyte and stainless steel tank as a cathode. The micro-arc oxidation power supply is used for micro-arc oxidation treatment by DC pulse, and the current density is 1.2-10A/dm.

【技术实现步骤摘要】
一种控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法
本专利技术涉及金属材料表面处理
，特别涉及一种控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法。
技术介绍
微弧氧化技术又称为微等离子体氧化技术或阳极火花沉积技术，是将Al、Mg、Ti、Zr、Ta、Nb等金属或其合金置于电解质水溶液中，施以高电压，利用电物理和电化学等复合工艺方法，使材料表面产生火花放电斑点，在热化学、等离子体化学和电化学共同作用下，原位生长陶瓷膜的新技术。利用此项技术形成的表面膜层与基体的结合力强、硬度高、耐磨性、耐蚀性、抗热震性高，膜层电绝缘性好、击穿电压高。不仅如此，该技术采用能量密度极高的微等离子弧加热的先进加热方法，基体组织结构不受影响，且工艺不复杂，不造成环境污染，是目前国际材料表面处理
的研究热点。铝合金密度低，但强度较高，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。但是铝合金某些性能还有待提高，如耐磨性、耐蚀性等，使得其应用范围受到一定限制。传统的阳极氧化和电镀等表面处理方法在一定程度上可以提高铝合金的表面性能，但前处理要求严格，阳极氧化膜比较薄、致密性差，电镀必须进行特殊的中间处理，且均镀能力差，易污染环境。目前也有大量文献报道用微弧氧化技术处理铝合金，经微弧氧化处理后，在铝合金的表面形成复合陶瓷膜，使铝合金具有高显微硬度、高耐热性、高耐蚀性等优良性能，应用范围得以得到拓宽。微弧氧化复合陶瓷膜成膜复合量是影响表面性能的关键点，复合量直接影响陶瓷膜的厚度及结构，进而影响陶瓷膜的耐蚀性、耐磨性，但是目前所有的制备方法都无法监控微弧氧化陶瓷膜的复合情况，更无法实时控制膜的复合量，因此，使得微弧氧化复合陶瓷膜的技术应用受到限制。可见，现有技术还有待改进和提高。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，旨在解决现有技术中铝合金微弧氧化复合陶瓷膜制备过程中复合量不可控的问题。为了达到上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：一种控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，其中，包括：在电解槽内加入电解液及经预处理过的第二相粒子，150～300rpm下搅拌，电解液温度控制在30～50℃，将铝合金板置于电解液中作为阳极，将不锈钢槽作为阴极，采用微弧氧化电源以直流脉冲方式进行微弧氧化处理，电流密度为1.2～10A/dm2，频率400-600Hz，占空比为50-70%，氧化时间为10～100min，并且通过红外热成像仪实时监测陶瓷复合膜的成膜情况。所述控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，其中，所述电解液包括5.0～15.0g/LNa2SiO3、2.0～9.0g/L(NaPO3)6、0.5～3.0g/LNaAlO2。所述控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，其中，所述第二相粒子包括ZrO2、BN中的一种。所述控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，其中，所述第二相粒子的浓度为0.5～3.0g/L。所述控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，其中，所述第二相粒子的粒径为1～15μm。所述控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，其中，所述的第二相粒子的预处理方法为：称取50g第二相粒子粉体，加入200mL无水乙醇和1800mL去离子水，搅拌10min后放入超声波清洗器中分散30min，取出，抽滤，滤渣在120℃下烘干2h，备用。所述控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，其中，所述铝合金为1060工业纯铝。所述控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，其中，所述方法中用于微弧氧化的装置，包括：微弧氧化槽、冷却槽、搅拌器、微弧氧化电源、红外热成像仪，所述微弧氧化槽置于冷却槽内，冷却槽的槽壁的下方设有进水口，上方设有出水口，所述进水口和出水口分别与循环冷却水装置连接，所述搅拌器的搅拌桨置于微弧氧化槽内，用于将槽液搅拌均匀，所述微弧氧化电源的阴极与微弧氧化槽的槽壁连接，阳极与铝合金工件连接，所述红外热成像仪置于冷却槽外，用于监控铝合金微弧氧化陶瓷复合膜的复合量。有益效果：本专利技术提供了一种控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，通过采用微弧氧化技术，添加第二相粒子，在铝合金表面制备出具有致密结构及自润滑效果的陶瓷复合膜层，解决了铝合金耐蚀性、耐磨性不足的问题，通过红外热成像技术，实时监控氧化铝表面陶瓷膜成膜情况，从而控制复合陶瓷膜的复合量，以达到制备出性能优异的铝合金陶瓷复合膜。所述方法具有众多优点：（1）所述方法通过红外热成像仪实时监控铝合金复合陶瓷膜的成膜情况，在优化微弧氧化各种条件的基础上，从反应进程上控制成膜情况，进而控制陶瓷复合膜的复合量，从而达到控制陶瓷复合膜性能的目的，进而制备出性能更优异的铝合金复合陶瓷膜；（2）所述方法制备的铝合金陶瓷复合膜具有优异的耐蚀性，通过耐盐雾试验表明，其耐盐雾性能从1000h可提高到3000h，大大的提高了铝合金的耐蚀性；（3）所述方法制备的铝合金陶瓷复合膜具有优良的耐磨性，所述铝合金陶瓷复合膜结构致密，所添加的第二相粒子具有自润滑性，并通过微弧氧化在铝合金表面形成致密层，从而提高铝合金的耐磨性，摩擦系数可从0.6降至0.25，大大的提高了铝合金的耐摩擦性能；（4）此制备方法简单、绿色环保、容易实现，所述铝合金基板无需前处理，大大的省略了制备环节，所述电解液为弱碱性，对环境友好，所述温度容易控制，所述氧化时间短，利于实际操作，所述红外热成像仪监控方法直接明了，易于操作。通过此方法制备的铝合金复合陶瓷膜层，能很好的控制复合膜层的复合量，使复合陶瓷膜具备优异的耐蚀性和耐磨性，从而扩大了铝合金的应用范围。附图说明图1为所述微弧氧化装置的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供一种控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，包括：在电解槽内加入电解液及经预处理过的第二相粒子，150～300rpm下搅拌，电解液温度控制在30～50℃，将铝合金板置于电解液中作为阳极，将不锈钢槽作为阴极，采用微弧氧化电源以直流脉冲方式进行微弧氧化处理，电流密度为1.2～10A/dm2，频率400-600Hz，占空比为50-70%，氧化时间为10～100min，并且通过红外热成像仪实时监测陶瓷复合膜的成膜情况。所述电解液温度、电流密度、频率及占空比，都能影响复合陶瓷膜的成膜结构及膜厚度。电解液温度越高，溶液界面的水气化越厉害，溶液产生飞溅，使金属基体表面难以形成氧化膜，膜层的溶解速度加快，同时也不利于熔融态的凝固、结晶，使氧化膜增长速度减慢，其粗糙度也随之增加，并且还会造成金属的表面腐蚀和出现烧蚀现象，同时温度上升会导致试样电流密度加大，膜层容易被局部击穿，影响成膜效果，因此，配备循环冷却系统以控制电解液温度，将电解液的温度控制在30～50℃以内。电流密度、频率、占空作为影响微弧氧化膜层性能最重要的工艺参数，影响着膜层的结构组成及性能，电流密度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，其特征在于，包括：在电解槽内加入电解液及经预处理过的第二相粒子，150 ～300 rpm下搅拌，电解液温度控制在30～50℃，将铝合金板置于电解液中作为阳极，将不锈钢槽作为阴极，采用微弧氧化电源以直流脉冲方式进行微弧氧化处理，电流密度为1.2～10A/dm2，频率400‑600Hz，占空比为50‑70%，氧化时间为10～100min，并且通过红外热成像仪实时监测陶瓷复合膜的成膜情况。

【技术特征摘要】
1.一种控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，其特征在于，包括：在电解槽内加入电解液及经预处理过的第二相粒子，150～300rpm下搅拌，电解液温度控制在30～50℃，将铝合金板置于电解液中作为阳极，将不锈钢槽作为阴极，采用微弧氧化电源以直流脉冲方式进行微弧氧化处理，电流密度为1.2～10A/dm2，频率400-600Hz，占空比为50-70%，氧化时间为10～100min，并且通过红外热成像仪实时监测陶瓷复合膜的成膜情况。2.根据权利要求1所述的控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，其特征在于，所述电解液包括5.0～15.0g/LNa2SiO3、2.0～9.0g/L(NaPO3)6、0.5～3.0g/LNaAlO2。3.根据权利要求1所述的控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，其特征在于，所述第二相粒子包括ZrO2、BN中的一种。4.根据权利要求1所述的控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜复合量的方法，其特征在于，所述第二相粒子的浓度为0.5～3.0g/L。5.根据权利要求1所述的控制铝合金微弧氧化陶瓷复合膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新义，周京辉，陈姣年，庞宇，
申请(专利权)人：佛山市三水凤铝铝业有限公司，广东凤铝铝业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44