铝合金硬质阳极氧化电解液和铝合金硬质自润滑膜层的制备方法技术

本发明专利技术公开了铝合金硬质阳极氧化电解液和铝合金硬质自润滑膜层的制备方法，其中，铝合金硬质阳极氧化电解液包含：100～300g/L的硫酸；10～40g/L的硼酸；以及5～20g/L的硫化铁。利用该电解液对铝合金进行硬质阳极氧化可以显著提高铝合金表面的自润滑性能。

【技术实现步骤摘要】
铝合金硬质阳极氧化电解液和铝合金硬质自润滑膜层的制备方法
本专利技术属于铝合金领域，具体而言，本专利技术涉及铝合金硬质阳极氧化电解液和铝合金硬质自润滑膜层的制备方法。
技术介绍
铝合金材料的弱点是质软、摩擦系数大、易磨损、易拉伤且难以润滑，对于耐磨、耐蚀性要求较高的零件则无法满足要求，特别适用于一些固体润滑场合的铝合金精密运动零部件，更是无法适应高强度、耐腐蚀的高要求，通过硬质阳极氧化处理，其耐蚀性、表面硬度和耐磨性得到明显提高，但是其表面摩擦系数偏高，对偶相容性差、难以被润滑，限制了铝合金材料在一些高速、高频铝质运动部件和一些不适宜于液体润滑的场合的应用。因此，如何在保证硬质阳极氧化膜硬度高的基础上，进一步降低其摩擦系数，改善其润滑性能，实现固体润滑或使涂层具有自润滑性能具有十分重要的研究意义，成为近年来硬质氧化技术改进的一个重要方向。中国专利文献号：200510020551.5，专利技术名称“铝合金材料氟聚合物协合涂层处理工艺”，需要进行预处理，硬质氧化处理，扩孔处理，氟聚合物引入、真空热处理等，工艺复杂，时间长，效率低，不易操作，且铝合金部件在高温下容易发生变形。中国专利文献号：200710300875.3，专利技术名称“铝合金硬质润滑膜层的制备方法“，采用的润滑成分为二硫化钼，在400℃时，即达到了氧化分解温度，而且电解液成分复杂，采用双脉冲电源，成本较高，工艺复杂。因此，用于提高铝合金的综合性能的方法仍有待进一步改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出铝合金硬质阳极氧化电解液，利用该电解液对铝合金进行硬质阳极氧化可以显著提高铝合金表面的自润滑性能。根据本专利技术实施例的铝合金硬质阳极氧化电解液包含：100～300g/L的硫酸；10～40g/L的硼酸；以及5～20g/L的硫化铁。由此利用该电解液对铝合金进行硬质阳极氧化处理可以显著提高铝合金的自润滑性能。在本专利技术的一些实施例中，上述铝合金硬质阳极氧化电解液优选包含：150g/L的硫酸；25g/L的硼酸；以及10g/L的硫化铁。由此利用该电解液对铝合金进行硬质阳极氧化处理可以进一步提高铝合金的自润滑性能。根据本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种铝合金硬质自润滑膜层的制备方法，包括：将所述铝合金的表面进行脱脂和清洗处理；将经过所述清洗处理的铝合金进行硬质阳极氧化处理，以便在所述铝合金的表面形成阳极氧化膜；以及将所述阳极氧化膜进行封孔处理，以便使所述铝合金表面形成硬质自润滑膜层，其中，所述硬质阳极氧化处理采用的电解液包含：100～300g/L的硫酸；10～40g/L的硼酸；以及10～20g/L的硫化铁。由此，利用上述方法有效地在铝合金表面形成具有自润滑性能的硬质滋润滑膜层。该方法工艺简单，容易操作，效率高。另外，根据本专利技术上述实施例的铝合金硬质自润滑膜层的制备方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述电解液包含：150g/L的硫酸；25g/L的硼酸；以及10g/L的硫化铁。由此可以进一步提高硬质滋润滑膜层的综合性能。在本专利技术的一些实施例中，所述硬质阳极氧化处理采用直流电源，控制电流密度为0.5～5A/dm2，电解温度为0～10摄氏度，并在空气搅拌下进行30～80分钟而完成的。由此可以进一步提高阳极氧化膜的形成和性能，以便进一步提高硬质自润滑膜层的综合性能。在本专利技术的一些实施例中，所述封孔处理采用的封孔液为硫化铁水溶液，所述硫化铁水溶液的浓度为0.2～20g/L，pH为6.0～7.5。由此可以进一步提高硬质自润滑膜层的综合性能。在本专利技术的一些实施例中，所述封孔处理是在温度为95～100摄氏度的所述封孔液中浸泡20～60分钟完成的。由此可以进一步提高硬质自润滑膜层的综合性能。在本专利技术的一些实施例中，所述铝合金表面形成的硬质自润滑膜层的厚度为20～100微米，硬度为Hv350～420，摩擦系数为0.10～0.25。在本专利技术的一些实施例中，所述铝合金表面形成的硬质自润滑膜层的厚度为30～50微米，硬度为Hv400～415，摩擦系数为0.20～0.23。在本专利技术的一些实施例中，所述脱脂和清洗处理包括下列步骤：对所述铝合金表面进行研磨和抛光处理；将经过所述研磨和抛光处理的铝合金浸泡在碱性脱脂液中进行脱脂处理；将经过所述脱脂处理的铝合金浸泡在氢氧化钠溶液中，以便除去氧化皮；以及将除去氧化皮的铝合金在10％的硝酸溶液中出光处理5～20秒。由此可以便于进一步对铝合金进行硬质阳极氧化处理。根据本专利技术的再一方面，本专利技术还提出了一种铝合金工件，所述铝合金工件的表面具有硬质自润滑膜层，所述硬质自润滑膜层是根据前面所述的铝合金硬质自润滑膜层的制备方法制备得到的。根据本专利技术的再一方面，本专利技术还提出了一种压缩机，所述压缩机至少包含一个前面所述的铝合金工件。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。通常硫化铁被用于钢铁的润滑，主要通过化学反应在钢工件等表面形成硫化铁，进而达到润滑作用，但是在铝合金表面无法发生化学反应形成硫化铁，因此使得硫化铁的的润滑作用至今未应用到铝合金领域。本专利技术的专利技术人巧妙地通过将硫化铁用于电解液中，进而配制得到了一种新型电解液，并进一步利用该电解液对铝合金进行阳极氧化处理，使得硫化铁以物理的形式填充在阳极氧化膜的微孔中，进而达到润滑作用。因此，本专利技术的专利技术人为了提高了铝合金的自润滑性能，对电解液进行改革性的研究，将硫化铁应用到了电解液中，并且硫化铁的热稳定性高，在大气环境下，600摄氏度也不会发生氧化分解，进而可以进一步提高铝合金的热稳定性，使其可以适用于高温作业环境。为此，本专利技术提出了一种铝合金硬质阳极氧化电解液，该电解液包含：100～300g/L的硫酸；10～40g/L的硼酸；以及5～20g/L的硫化铁。由此本专利技术的电解液成分简单，容易控制，并且由于硫化铁的自润滑性能良好，填充进入铝合金表面的阳极氧化膜微孔中，可以显著提高铝合金的表面的润滑性能，降低耐摩擦系数。同时由于硫化铁的热稳定性高，在大气环境下，600摄氏度也不会发生氧化分解，因此，采用上述电解液对铝合金进行硬质阳极氧化处理可以使得铝合金在局部高温工况下仍然能够保持良好的自润滑作用，进而可以扩大铝合金的使用范围，使其适用于高温作业的环境。同时专利技术人还发现，加入一定的硼酸可以进一步改善阳极氧化膜的耐蚀性。通常单一的硫酸体系的外观最好，但耐蚀性差点，加入草酸也具有能改善耐蚀性，但是草酸体系的阳极氧化对草酸的纯度，能耗等要求较大，实际生产中除了高硅含量的铝合金外是没有应用的，加入已二酸可以使反应的温度范围变宽，容易操作，但是会降低表面质量。根据本专利技术的具体实施例，专利技术人还发现，如果硫化铁在电解液中的含量过低以至于低于5g/L，会降低铝合金表面的耐摩擦性，降低润滑性能，如果硫化铁在电解液中的含量过高以至于高于20g/L，会降低铝合金表面的硬度，降低铝合金的品质。因此，电解液中硫化铁的含量控制在5～20g/L可以在铝合金表面形成硬度高且具有良好耐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝合金硬质阳极氧化电解液，其特征在于，包含：100～300g/L的硫酸；10～40g/L的硼酸；以及5～20g/L的硫化铁。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金硬质阳极氧化电解液，其特征在于，包含：150g/L的硫酸；25g/L的硼酸；以及10g/L的硫化铁。2.一种铝合金硬质自润滑膜层的制备方法，其特征在于，包括：将所述铝合金的表面进行脱脂和清洗处理；将经过所述清洗处理的铝合金进行硬质阳极氧化处理，以便在所述铝合金的表面形成阳极氧化膜；以及将所述阳极氧化膜进行封孔处理，以便使所述铝合金表面形成硬质自润滑膜层，其中，所述硬质阳极氧化处理采用的电解液包含：150g/L的硫酸；25g/L的硼酸；以及10g/L的硫化铁。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硬质阳极氧化处理采用直流电源，控制电流密度为0.5～5A/dm2，电解温度为0～10摄氏度，并在空气搅拌下进行30～80分钟而完成的。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述封孔处理采用的封孔液为硫化铁水溶液，所述硫化铁水溶液的浓度为0.2～20g/L，pH为6.0～7.5。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述封孔处理是在温度为95～100摄...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻继江，郑立宇，
申请(专利权)人：广东美芝制冷设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44