一种微弧氧化自润滑复合陶瓷涂层的电解液及其应用方法技术

本发明专利技术公开一种微弧氧化自润滑复合陶瓷涂层的电解液及其应用方法。本发明专利技术电解液包括常用微弧氧化电解液、纳米添加剂、微米级MoS2粉体。其应用方法，基底是常见的有色金属及其合金，具体是：在常用微弧氧化电解液中加入纳米添加剂、微米级MoS2粉体，采用恒流模式制备，电流密度为3‑15A/dm2，微弧氧化时间为30‑60分钟即可。本发明专利技术通过在电解液中加入具有自润滑功能的微米级MoS2粉体材料，一方面，微米级颗粒大小与微弧氧化制备的涂层的微孔尺寸相匹配，有利于充分发挥MoS2粉体材料的润滑效果；另一方面，这些微孔可以储存MoS2，从而进一步改善复合陶瓷涂层的摩擦磨损性能。

Electrolyte for self-lubricating composite ceramic coating by micro arc oxidation and its application method

The invention discloses an electrolyte solution for micro arc oxidation self lubricating composite ceramic coating and an application method thereof. The electrolyte of the invention includes commonly used micro arc oxidation electrolyte, nano additive and micron MoS2 powder. Its application method, the substrate is a common non-ferrous metal and its alloy, specifically: in the commonly used micro-arc oxidation electrolyte with nano-additives, micro-MoS2 powder, using a constant-current mode preparation, current density of 3_15A/dm2, micro-arc oxidation time of 30_60 minutes. By adding micron-sized MoS2 powder material with self-lubricating function into the electrolyte, on the one hand, the micron-sized particle size matches the micropore size of the coating prepared by micro-arc oxidation, which is beneficial to giving full play to the lubrication effect of the MoS2 powder material; on the other hand, these micropores can store MoS2, thereby further improving it. Friction and wear properties of composite ceramic coatings.

【技术实现步骤摘要】
一种微弧氧化自润滑复合陶瓷涂层的电解液及其应用方法
本专利技术属于微弧氧化
，涉及一种在有色金属表面制备自润滑的复合陶瓷涂层的电解液及其应用方法。
技术介绍
微弧氧化技术是一种能够直接在铝、镁、钛等有色金属及其合金表面原位生长陶瓷涂层的新技术。采用该技术在铝合金表面制备的微弧氧化陶瓷涂层与基体结合牢固，具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击等优异性能，因而在航空航天、机械、电子、纺织、装饰等领域具有广阔的应用前景。然而，微弧氧化制备的氧化铝陶瓷涂层具有多孔结构，这种孔状结构使得涂层硬度分布不均匀，从而进一步影响了其摩擦磨损性能。为了解决这一问题，《ImprovementofstructuralandmechanicalpropertiesofaluminacoatingsbyincorporationofTiO2andɑ-Al2O3nanoadditives》提出在微弧氧化电解液中加入Al2O3及TiO2纳米粉体来填充孔状结构，获得了致密、均匀的纳米陶瓷涂层，涂层的硬度分布也较未添加纳米粉体时有了较大的提高，但是制备的纳米陶瓷涂层的摩擦磨损性能并未得到明显的改善。《ImprovementofsurfaceporosityandpropertiesofaluminafilmsbyincorporationofFemicrograinsinmicro-arcoxidation》提出在电解液中加入微米级Fe颗粒来填充涂层的微孔，制备了均匀高硬度的陶瓷涂层，但是相较于未加Fe颗粒的陶瓷涂层，加入微米级Fe颗粒的涂层的摩擦系数只是略微减小。《EffectsofadditionofAl(NO3)3toelectrolytesonaluminacoatingsbyplasmaelectrolyticoxidation》提出在微弧氧化电解液中加入不同浓度的Al(NO3)3，通过增加Al(NO3)3的浓度可以提高涂层的显微硬度。《EffectofadditivesonstructureandcorrosionresistanceofceramiccoatingsonMg–Lialloybymicro-arcoxidation》提出在电解液中加入Na2B4O7及EDTA，可以改变涂层的表面形貌。《EffectsofCurrentDensityontheMicrostructureandtheCorrosionResistanceofAluminaCoatingsEmbeddedwithSiCNano-particlesProducedbyMicro-arcOxidation》提出在电解液中加入SiC纳米颗粒来改善涂层的耐腐蚀性能。为了进一步改善纳米陶瓷涂层的摩擦磨损性能，在上述电解液的基础上，本专利技术进一步添加了具有自润滑功能的微米级MoS2粉体材料：一方面，微米级颗粒大小与微弧氧化制备的涂层的微孔尺寸相匹配，有利于充分发挥MoS2粉体材料的润滑效果，另一方面，这些微孔可以储存MoS2，从而进一步改善复合陶瓷涂层的摩擦磨损性能。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是针对现有技术的不足，提供了一种微弧氧化自润滑复合陶瓷涂层的电解液，该复合陶瓷涂层均匀、致密，具有较好的减磨效果。本专利技术解决技术问题所采取的技术方案为：一种微弧氧化自润滑复合陶瓷涂层的电解液，包括常用微弧氧化电解液、纳米添加剂、微米级MoS2粉体；所述的常用微弧氧化电解液为硅酸盐、硼酸盐或铝酸盐；其中硅酸盐电解液由1g/lKOH、10g/lNa2SiO3组成。所述的纳米添加剂为Al2O3或TiO2纳米粉体；尺寸为20-50nm，浓度为0.5-4g/l；所述的微米级MoS2粉体颗粒的尺寸大为0.8-1.2μm，浓度范围为0.5-7g/l，优选为1-5g/l，更优选为2-4g/l。浓度太小，MoS2的掺入量有限，改善摩擦效果不够明显，而浓度太大时，由于MoS2本身硬度很低，过多的掺入会影响整体的耐磨性能。本专利技术的另一个目的是提供上述电解液的应用方法，基底是常见的有色金属及其合金(可以是铝、镁、钛等)，具体是：在常用微弧氧化电解液中加入纳米添加剂、微米级MoS2粉体，采用恒流模式制备，电流密度为3-15A/dm2，微弧氧化时间为30-60分钟，得到所需的微弧氧化自润滑复合陶瓷涂层。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在电解液中加入具有自润滑功能的微米级MoS2粉体材料，一方面，微米级颗粒大小与微弧氧化制备的涂层的微孔尺寸相匹配，有利于充分发挥MoS2粉体材料的润滑效果；另一方面，这些微孔可以储存MoS2，从而进一步改善复合陶瓷涂层的摩擦磨损性能。附图说明图1是添加了不同浓度的微米级MoS2粉体后制备的复合陶瓷涂层的扫描电镜照片，(a)0g/l,(b)1g/l,(c)3g/l,(d)5g/l,(e)7g/l；图2是添加了不同量的微米级MoS2粉体后制备的复合陶瓷涂层的摩擦磨损曲线图。具体实施方式下面根据具体实施例详细说明本专利技术，本专利技术的目的和效果将变得更加明显。实施例1采用1g/lKOH、10g/lNa2SiO3组成的硅酸盐电解液，在电解液中加入尺寸为20～50nm的Al2O3纳米粉体，浓度为0.5g/l，采用恒流模式制备，电流密度为4.5A/dm2，微弧氧化时间为60分钟。在上述电解液中根据需要添加不同浓度的微米级MoS2粉体，浓度范围为0～7g/l，以此为电解液制备复合陶瓷涂层。图1是添加了不同量的微米级MoS2粉体后制备的复合陶瓷涂层的扫描电镜照片，(a)0g/l,(b)1g/l,(c)3g/l,(d)5g/l,(e)7g/l；图2.添加了不同量的微米级MoS2粉体后制备的复合陶瓷涂层的摩擦磨损曲线。由图可以看出，与未加微米级MoS2粉体相比，添加了微米级MoS2粉体后所制备的复合陶瓷涂层孔隙明显减少了，更加致密、均匀；更重要的是，添加了合适的量(3g/l)的微米级MoS2粉体后，复合陶瓷涂层的摩擦磨损性能得到了明显的改善，摩擦过程非常稳定，摩擦系数明显降低。实施例2在硼酸盐(Na2B4O7˙10H2O，浓度10g/l)电解液，在电解液中加入尺寸为20～50nm的TiO2纳米粉体，浓度为4g/l，采用恒流模式制备，电流密度为4A/dm2，微弧氧化时间为60分钟。在上述电解液中根据需要添加不同浓度的微米级MoS2粉体，浓度为0.5g/l、1g/l、2g/l、4g/l、5g/l、7g/l，以此为电解液制备复合陶瓷涂层。与未加微米级MoS2粉体相比，添加了微米级MoS2粉体后所制备的复合陶瓷涂层孔隙明显减少了，更加致密、均匀；更重要的是，添加了合适量的微米级MoS2(2g/l、4g/l)粉体后，复合陶瓷涂层的摩擦磨损性能得到了明显的改善，摩擦过程非常稳定，摩擦系数明显降低。实施例3在铝酸盐(NaAlO2，浓度15g/l)电解液，在电解液中加入尺寸为20～50nm的TiO2纳米粉体，浓度为2g/l，采用恒流模式制备，电流密度为15A/dm2，微弧氧化时间为30分钟。在上述电解液中根据需要添加不同浓度的微米级MoS2粉体，浓度为0.5g/l、1g/l、2g/l、4g/l、5g/l、7g/l，以此为电解液制备复合陶瓷涂层。与未加微米级MoS2粉体相比，添加了微米级MoS2粉体后所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微弧氧化自润滑复合陶瓷涂层的电解液，其特征在于包括常用微弧氧化电解液、纳米添加剂、微米级MoS2粉体；所述的纳米添加剂为Al2O3或TiO2纳米粉体；尺寸为20‑50nm，浓度为0.5‑4g/l；所述的微米级MoS2粉体颗粒的尺寸大为0.8‑1.2μm，浓度为0.5‑7g/l。

【技术特征摘要】
1.一种微弧氧化自润滑复合陶瓷涂层的电解液，其特征在于包括常用微弧氧化电解液、纳米添加剂、微米级MoS2粉体；所述的纳米添加剂为Al2O3或TiO2纳米粉体；尺寸为20-50nm，浓度为0.5-4g/l；所述的微米级MoS2粉体颗粒的尺寸大为0.8-1.2μm，浓度为0.5-7g/l。2.如权利要求1所述的一种微弧氧化自润滑复合陶瓷涂层的电解液，其特征在于所述的常用微弧氧化电解液为硅酸盐、硼酸盐或铝酸盐。3.如权利要求1所述的一种微弧氧化自润滑复合陶瓷涂层的电解液，其特征在于所述的微米级MoS2粉体颗粒的浓度为1-5g/l。4.如权利要求1所述的一种微弧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红霞，吴欣，宋仁国，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33