一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的表面处理方法技术

本发明专利技术涉及一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的表面处理方法，此方法采用频率５０Ｈｚ的不对称正弦交流电源，对浸在电解液中的含碳化硅陶瓷颗粒体积比为５～４０％的颗粒增强铝基复合材料施加电压，所加电压的最高正峰值为４００～６００Ｖ，负峰值为５０～２５０Ｖ，通电１０～９０分钟，在碳化硅颗粒增强铝基复合材料表面制备出厚度１０～１００μｍ的陶瓷膜。该工艺所用的电解液由去离子水配置，配比为：５～２０ｇ／ｌ铝酸钠、０～１０ｇ／ｌ硅酸钠。该工艺操作简单，工艺稳定，所用的电解液对环境无污染，所制备的陶瓷膜致密均匀，显微硬度高，能显著提高碳化硅颗粒增强铝基复合材料的耐腐蚀性和耐磨性能。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的表面处理方法
本专利技术涉及一种铝基复合材料的表面处理方法，尤其是SiC颗粒的体积含量比为5～40％的碳化硅颗粒增强铝基复合材料的表面处理。
技术介绍
碳化硅颗粒增强铝基复合材料具有比强度高、比刚度高、灵活的材料可设计性等优点，此外还具有工艺简单、设备投入少、易于实现产业化生产等特点，是目前工业化应用最广泛的铝基复合材料。碳化硅颗粒增强铝基复合材料由于碳化硅颗粒增强相的添加增加了材料的不均匀性和冶金缺陷，使得复合材料在腐蚀性介质中耐腐蚀能力一般比不含增强相的基体金属要差，这不仅因为碳化硅颗粒增强相的存在在一定程度上破坏了基体金属表面原有钝化膜的连续性，而且还可能改变金属基体的相变动力学过程，在增强相与基体金属界面形成容易引发局部腐蚀的沉淀相。此外，铝基复合材料在应用中与其他金属接触时，会因各金属的电极电位不同而容易产生原电池腐蚀效应，引起铝基复合材料或接触金属的电化学腐蚀。文献“SiC颗粒增强体对铝基复合材料微弧氧化膜生长的影响”公布了采用微弧氧化方法在碳化硅颗粒增强铝基复合材料表面制备陶瓷膜的工艺，该工艺所用的电解液配比为6～10g/l硅酸钠，1～2g/l氢氧化钾，经240分钟处理后陶瓷膜厚度达到180μm。试验中发现采用该电解液制备的陶瓷膜粗糙，制备工艺不稳定。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提高碳化硅颗粒增强铝基复合材料的耐腐蚀性和耐磨性，提供一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的表面处理方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的表面处理方法，该方法所使用的电解液由去离子水配制，其配比为铝酸钠5～20g/l、硅酸钠0～10g/l。-->将经除油清洗的碳化硅颗粒增强铝基复合材料放入不锈钢电解槽中，碳化硅颗粒增强铝基复合材料接电源的正极，不锈钢电解槽的槽体接电源的负极，对工件施加频率50HZ的不对称正弦交流电，处理时间10～90分钟。所处理的是SiC颗粒的体积含量比为5～40％的碳化硅颗粒增强铝基复合材料。所述在碳化硅颗粒增强铝基复合材料施加的交流电压的最高正峰值电压为400～600V，负峰值电压为50～250V。所述的电解液的温度控制在15～40℃。本专利技术的有益效果是：利用本专利技术，可在10～90分钟内在碳化硅颗粒增强铝基复合材料表面制备出厚度为10～100μm厚的由晶体结构的氧化铝和莫来石相组成的陶瓷膜，该方法工艺稳定，制备的陶瓷膜致密均匀，显微硬度高，能显著提高碳化硅颗粒增强铝基复合材料的耐腐蚀性和耐磨性能。具体实施方式下面结合实施实例，对本专利技术作进一步详细说明。实施例一：步骤1采用丙酮擦洗清除碳化硅体积含量为10％的颗粒增强铝基复合材料表面的油污，先用自来水冲洗，再用去离子水冲洗。步骤2将称量好的800g铝酸钠，加入到盛有20升去离子水的不锈钢电解槽中，搅拌使铝酸钠完全溶解，然后继续向电解槽中添加去离子水，使电解槽中电解液的总体积达到50升。此时电解液的配比为16g/l铝酸钠。步骤3将碳化硅颗粒增强铝基复合材料夹装在导电夹具上，浸入到盛有电解液的不锈钢电解槽中，夹具接电源的正极，槽体接电源的负极，通过电源对碳化硅颗粒增强铝基复合材料工件施加电压至峰值电压，电解液温度控制在30℃，处理时间为10分钟。其中所用电源为频率50Hz的不对称正弦交流电源，在处理过程中不对称正弦交流电源的正电压为520V，负电压为100V。步骤4对经处理后的碳化硅颗粒增强铝基复合材料用自来水进行清洗，干燥。-->所制备的陶瓷膜致密均匀，呈白色。采用德国Fisher公司的ISOCOPE MPOD型涡流测厚仪，按照国家标准GB4957-85测量经20分钟处理后的陶瓷膜的厚度为12.8μm；采用HX500型显微硬度计，测得陶瓷膜的硬度为630～960HV，平均硬度863.6HV；采用HK-2型盐雾腐蚀实验箱，按照国家标准GB/T10125-1997测量陶瓷膜的耐中性盐雾腐蚀性能，经72小时连续喷雾试验后陶瓷膜表面无明显的腐蚀斑点。实施例二：步骤1采用酒精擦洗清除碳化硅体积含量为20％的颗粒增强铝基复合材料表面的油污，先用自来水冲洗，再用去离子水冲洗。步骤2将称量好的500g铝酸钠，加入到盛有20升去离子水的不锈钢电解槽中，搅拌使铝酸钠完全溶解，然后将称量好的100g硅酸钠添加到电解槽中，搅拌使硅酸钠完全溶解，继续向电解槽中添加去离子水，使电解槽中电解液的总体积达到50升。此时电解液的配比为10g/l铝酸钠，2g/l硅酸钠。步骤3将碳化硅颗粒增强铝基复合材料夹装在导电夹具上，浸入到盛有电解液的不锈钢电解槽中，夹具接电源的正极，槽体接电源负极，通过电源对碳化硅颗粒增强铝基复合材料工件施加电压至峰值电压，电解液温度控制在15℃，处理时间为40分钟。其中所用电源为频率50Hz的不对称正弦交流电源，在处理过程中不对称正弦交流电源的峰值正电压为550V，负电压为160V。步骤4对经氧化处理后的碳化硅颗粒增强铝基复合材料用自来水进行清洗，干燥。所制备的陶瓷膜致密均匀，呈白色。采用德国Fisher公司的ISOCOPE MPOD型涡流测厚仪，按照国家标准GB4957-85测量经40分钟氧化处理后的陶瓷膜的厚度为62.4μm；采用HX500型显微硬度计，测得陶瓷膜的硬度为在580～1130HV，平均硬度962.7HV；采用HK-2型盐雾腐蚀实验箱，按照国家标准GB/T10125-1997测量陶瓷膜的耐中性盐雾腐蚀性能，经240小时连续喷雾试验后陶瓷膜表面无明显的腐蚀斑点。实施例三：步骤1采用酒精擦洗清除碳化硅体积含量为35％的颗粒增强铝基复合材-->料表面的油污，先用自来水冲洗，再用去离子水冲洗。步骤2将称量好的300g铝酸钠，加入到盛有20升去离子水的不锈钢电解槽中，搅拌使铝酸钠完全溶解，然后将称量好的500g硅酸钠添加到电解槽中，搅拌使硅酸钠完全溶解，继续向电解槽中添加去离子水，使电解槽中电解液的总体积达到50升。此时电解液的配比为6g/l铝酸钠，10g/l硅酸钠。步骤3将碳化硅颗粒增强铝基复合材料夹装在导电夹具上，浸入到盛有电解液的不锈钢电解槽中，夹具接电源的正极，槽体不锈钢接电源负极，通过电源对碳化硅颗粒增强铝基复合材料工件施加电压至峰值电压，电解液温度控制在40℃，处理时间为90分钟。其中所用电源为频率50Hz的不对称正弦交流电源，在处理过程中不对称正弦交流电源的峰值正电压为520V，负电压为120V。步骤4对经氧化处理后的碳化硅颗粒增强铝基复合材料用自来水进行清洗，干燥。所制备的陶瓷膜致密均匀，呈白色。采用德国Fisher公司的ISOCOPE MPOD型涡流测厚仪，按照国家标准GB4957-85测量经90分钟氧化处理后的陶瓷膜的厚度为96.7μm；采用HX500型显微硬度计，测得陶瓷膜的硬度为在620～1270HV，平均硬度1109.4HV；采用HK-2型盐雾腐蚀实验箱，按照国家标准GB/T10125-1997测量陶瓷膜的耐中性盐雾腐蚀性能，经360小时连续喷雾试验后陶瓷膜表面无明显的腐蚀斑点。本专利技术所使用的硅酸钠和铝酸钠为分析纯或化学纯。本专利技术使用电化学氧化的方法在碳化硅颗粒增强铝基复合材料表面制备陶瓷膜，该方法工艺稳定，所制备的陶瓷膜致密均匀，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的表面处理方法，其特征在于：该方法所使用的电解液由去离子水配制，其配比为铝酸钠５～２０ｇ／ｌ、硅酸钠０～１０ｇ／ｌ。将经除油清洗的碳化硅颗粒增强铝基复合材料放入不锈钢电解槽中，碳化硅颗粒增强铝基复合材料接电源的正极，不锈钢电解槽的槽体接电源的负极，对工件施加频率５０ＨＺ的不对称正弦交流电，处理时间１０～９０分钟。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅颗粒增强铝基复合材料的表面处理方法，其特征在于：该方法所使用的电解液由去离子水配制，其配比为铝酸钠5～20g/l、硅酸钠0～10g/l。将经除油清洗的碳化硅颗粒增强铝基复合材料放入不锈钢电解槽中，碳化硅颗粒增强铝基复合材料接电源的正极，不锈钢电解槽的槽体接电源的负极，对工件施加频率50HZ的不对称正弦交流电，处理时间10～90分钟。2.根据权利要求1所述的碳化硅颗粒增强铝基复合材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩建民，崔世海，李卫京，陈怀军，刘元富，祝晓文，李荣华，徐向阳，王金华，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]