钢工件的热浸镀铝和喷淋式微弧氧化复合层制备方法技术

本发明专利技术公开了钢工件的热浸镀铝和喷淋式微弧氧化复合层制备方法，包括热浸镀铝层制备工艺方法和喷淋式微弧氧化热浸镀铝层的制备方法，热浸镀铝层制备工艺方法包括如下步骤：20#钢试样打磨、碱洗脱脂、水洗、酸洗除锈、水洗、水溶剂助镀剂处理、干燥、热浸镀铝、后处理、水洗、干燥。本发明专利技术提出的钢工件的热浸镀铝和喷淋式微弧氧化复合层制备方法，采用热浸镀+喷淋式微弧氧化的复合处理方式可以有效提高20#钢材料表面硬度、耐磨性，针对大尺寸工件，在性能相差不多时，喷淋式微弧氧化具有优势。

Preparation method of hot dip aluminized steel and spray micro arc oxidation composite layer for steel workpiece

The invention discloses a preparation method of hot-dip aluminium plating and spray micro-arc oxidation composite layer for steel workpiece, including the preparation method of hot-dip aluminium plating layer and spray micro-arc oxidation hot-dip aluminium plating layer. The preparation method of hot-dip aluminium plating layer includes the following steps: grinding of 20 # steel sample, alkali degreasing, water washing and acid washing to remove rust. Water washing, water solvent plating, drying, hot dip aluminizing, post treatment, washing and drying. The preparation method of hot-dip aluminium plating and spray micro-arc oxidation composite layer for steel workpiece proposed by the invention can effectively improve the surface hardness and wear resistance of 20# steel material by adopting the composite treatment method of hot-dip plating and spray micro-arc oxidation. For large size workpiece, spray micro-arc oxidation has advantages when the performance is similar.

【技术实现步骤摘要】
钢工件的热浸镀铝和喷淋式微弧氧化复合层制备方法
本专利技术涉及到20钢材料加工
，特别涉及钢工件的热浸镀铝和喷淋式微弧氧化复合层制备方法。
技术介绍
20#钢传统热浸镀+微弧氧化复合处理方式中微弧氧化阳极通常采用电解槽式，在解决大尺寸工件时，受限于微弧氧化电解槽尺寸的问题，并且20#钢材料在加工的过程中，需要进行热浸镀铝，在热浸镀铝高温情况下，如果将铝液直接于空气接触，铝液表面会很容易形成一层氧化铝膜层，当将试样从铝液中提出时，这层氧化膜就会附着在镀层上，影响镀层外观，严重时则会破坏镀层组织结构；在微弧氧化复合处理时，选用的微弧氧化电解液不佳，使生成的微弧氧化层耐蚀性不佳，微弧氧化层综合性能不佳；为解决上述问题，因此提出一种钢工件的热浸镀铝和喷淋式微弧氧化复合层制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供钢工件的热浸镀铝和喷淋式微弧氧化复合层制备方法，具有表面硬度高、耐磨性强的优点，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：钢工件的热浸镀铝和喷淋式微弧氧化复合层制备方法，包括热浸镀铝层制备工艺方法和喷淋式微弧氧化热浸镀铝层的制备方法，热浸镀铝层制备工艺方法包括如下步骤：20#钢试样打磨、碱洗脱脂、水洗、酸洗除锈、水洗、水溶剂助镀剂处理、干燥、热浸镀铝、后处理、水洗、干燥，喷淋式微弧氧化热浸镀铝层的制备方法包括如下步骤：S1：将喷淋式电解液施加器的喷头安装至距试样6~10mm处；S2：JHMAO100型微弧氧化电源为试样及喷淋式电解液施加器供电，打开喷淋式电解液施加器的喷头，喷头将电解液喷至试样上；S3：制备完成后关闭喷头，JHMAO100型微弧氧化电源停止为试样及喷淋式电解液施加器供电，取出微弧复合层。优选的，所述碱洗脱脂方法包括如下步骤：S1：选用10%NaOH，25%Na2CO3，10%Na2SiO3，55%Na3PO4.12H2O，将10%NaOH，25%Na2CO3，10%Na2SiO3和55%Na3PO4.12H2O融为混合液；S2：向混合液中滴入NP~102~3滴，将20#钢加入混合液中进行碱洗，碱洗温度控制在50~60℃之间，碱洗时间在25~30min之间。优选的，所述酸洗除锈方法包括如下步骤：选用12%HCl，向12%HCl溶液中加入适量乌洛托品溶合后得到酸洗除锈液，将碱洗脱脂后水洗过的20#钢加入酸洗除锈液中酸洗，酸洗温度为室温，酸洗时间为2～3min:，酸洗过后得到试样；优选的，所述水溶剂助镀剂制备方法包括如下步骤：S1：按6wt%KF、2wt%ZnC12配置水溶液A1，适当加热，待完全溶解后混合搅拌均匀；S2：将试样浸泡至水溶液A1中，浸泡时间为2min，浸泡后取出干燥备用。优选的，所述铝液表面覆盖剂制备方法包括如下步骤：按42~47wt%KCl、42~47wt%NaCl、4~6wt%Na3AlF6、4~6wt%AlF配置水溶液A2，适当加热，待完全溶解后混合搅拌均匀导入铝液熔池。优选的，所述热浸镀铝层工艺条件如下：浸镀温度为730~760℃，浸镀时间为2~5min，依所需厚度可适当延长浸镀时间。优选的，所述热浸镀铝层过程添加如下试剂：助镀剂、铝液覆盖剂；所述助镀剂包括氧化剂、氟化物和氯化物，助镀过程对氟化物和氯化物组合使用，常用氯化物溶剂有ZnC12，SnC12，ZnC1，BaC12，KCl，NaCl，NH4Cl，LiCl，常用氟化物溶剂有NH4F，KF，AlF3，Na3AlF6，K2ZrF6，KBF4；所述铝液覆盖剂采用含氯化物盐的混合液，具体成分为：42%KCl，42%NaCl，4%Na3AlF6和4%AlF3。优选的，所述喷淋式微弧氧化热浸镀铝层的制备方法包括如下设备：JHMAO100型微弧氧化电源、喷淋式电解液施加器、试样、电解液，JHMAO100型微弧氧化电源的占空比20~25%，脉冲频率200~230Hz，电流密度20~25A.dm-2；喷淋式电解液施加器的喷头距试样6~10mm；电解液配方为10~11g.L-1Na5P3O10+2~3g.L-1Na2MoO4+2~3g.L-1nano-SiO2，采用NaOH调节电解液的PH值至8~9。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的钢工件的热浸镀铝和喷淋式微弧氧化复合层制备方法，采用热浸镀+喷淋式微弧氧化的复合处理方式可以有效提高20#钢材料表面硬度、耐磨性，针对大尺寸工件，在性能相差不多时，喷淋式微弧氧化具有优势。附图说明图1为本专利技术的经热浸度和复合处理后试样表面宏观形貌图；图2为本专利技术的喷淋式复合层剖面形貌图；图3为本专利技术的各试样表面残余应力值图；图4为本专利技术的复合涂层摩擦系数与时间的关系图；图5为本专利技术的涂层平均摩擦因素、磨损量和临界载荷的变化规律图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。钢工件的热浸镀铝和喷淋式微弧氧化复合层制备方法，包括热浸镀铝层制备工艺方法和喷淋式微弧氧化热浸镀铝层的制备方法，热浸镀铝层制备工艺方法包括如下步骤：20#钢试样打磨、碱洗脱脂、水洗、酸洗除锈、水洗、水溶剂助镀剂处理、干燥、热浸镀铝、后处理、水洗、干燥，喷淋式微弧氧化热浸镀铝层的制备方法包括如下步骤：第一步：将喷淋式电解液施加器的喷头安装至距试样6~10mm处；第二步：JHMAO100型微弧氧化电源为试样及喷淋式电解液施加器供电，打开喷淋式电解液施加器的喷头，喷头将电解液喷至试样上；第三步：制备完成后关闭喷头，JHMAO100型微弧氧化电源停止为试样及喷淋式电解液施加器供电，取出微弧复合层。碱洗脱脂方法包括如下步骤：第一步：选用10%NaOH，25%Na2CO3，10%Na2SiO3，55%Na3PO4.12H2O，将10%NaOH，25%Na2CO3，10%Na2SiO3和55%Na3PO4.12H2O融为混合液；第二步：向混合液中滴入NP~102~3滴，将20#钢加入混合液中进行碱洗，碱洗温度控制在50~60℃之间，碱洗时间在25~30min之间。酸洗除锈方法包括如下步骤：选用12%HCl，向12%HCl溶液中加入适量乌洛托品溶合后得到酸洗除锈液，将碱洗脱脂后水洗过的20#钢加入酸洗除锈液中酸洗，酸洗温度为室温，酸洗时间为2～3min:，酸洗过后得到试样；水溶剂助镀剂制备方法包括如下步骤：第一步：按6wt%KF、2wt%ZnC12配置水溶液A1，适当加热，待完全溶解后混合搅拌均匀；第二步：将试样浸泡至水溶液A1中，浸泡时间为2min，浸泡后取出干燥备用。铝液表面覆盖剂制备方法包括如下步骤：按42~47wt%KCl、42~47wt%NaCl、4~6wt%Na3AlF6、4~6wt%AlF配置水溶液A2，适当加热，待完全溶解后混合搅拌均匀导入铝液熔池。热浸镀铝层工艺条件如下：浸镀温度为730~760℃，浸镀时间为2~5min，依所需厚度可适当延长浸镀时间。热浸镀铝层过程添加如下试剂：助镀剂、铝液覆盖剂；助镀剂包括氧化剂、氟化物和氯化物，助镀过程对氟化物和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.钢工件的热浸镀铝和喷淋式微弧氧化复合层制备方法，包括热浸镀铝层制备工艺方法和喷淋式微弧氧化热浸镀铝层的制备方法，其特征在于：热浸镀铝层制备工艺方法包括如下步骤：20#钢试样打磨、碱洗脱脂、水洗、酸洗除锈、水洗、水溶剂助镀剂处理、干燥、热浸镀铝、后处理、水洗、干燥，喷淋式微弧氧化热浸镀铝层的制备方法包括如下步骤：S1：将喷淋式电解液施加器的喷头安装至距试样6~10mm处；S2：JHMAO100型微弧氧化电源为试样及喷淋式电解液施加器供电，打开喷淋式电解液施加器的喷头，喷头将电解液喷至试样上；S3：制备完成后关闭喷头，JHMAO100型微弧氧化电源停止为试样及喷淋式电解液施加器供电，取出微弧复合层。

【技术特征摘要】
1.钢工件的热浸镀铝和喷淋式微弧氧化复合层制备方法，包括热浸镀铝层制备工艺方法和喷淋式微弧氧化热浸镀铝层的制备方法，其特征在于：热浸镀铝层制备工艺方法包括如下步骤：20#钢试样打磨、碱洗脱脂、水洗、酸洗除锈、水洗、水溶剂助镀剂处理、干燥、热浸镀铝、后处理、水洗、干燥，喷淋式微弧氧化热浸镀铝层的制备方法包括如下步骤：S1：将喷淋式电解液施加器的喷头安装至距试样6~10mm处；S2：JHMAO100型微弧氧化电源为试样及喷淋式电解液施加器供电，打开喷淋式电解液施加器的喷头，喷头将电解液喷至试样上；S3：制备完成后关闭喷头，JHMAO100型微弧氧化电源停止为试样及喷淋式电解液施加器供电，取出微弧复合层。2.如权利要求1所述的钢工件的热浸镀铝和喷淋式微弧氧化复合层制备方法，其特征在于：碱洗脱脂方法包括如下步骤：S1：选用10%NaOH，25%Na2CO3，10%Na2SiO3，55%Na3PO4.12H2O，将10%NaOH，25%Na2CO3，10%Na2SiO3和55%Na3PO4.12H2O融为混合液；S2：向混合液中滴入NP~102~3滴，将20#钢加入混合液中进行碱洗，碱洗温度控制在50~60℃之间，碱洗时间在25~30min之间。3.如权利要求1所述的钢工件的热浸镀铝和喷淋式微弧氧化复合层制备方法，其特征在于：酸洗除锈方法包括如下步骤：选用12%HCl，向12%HCl溶液中加入适量乌洛托品溶合后得到酸洗除锈液，将碱洗脱脂后水洗过的20#钢加入酸洗除锈液中酸洗，酸洗温度为室温，酸洗时间为2～3min:，酸洗过后得到试样。4.如权利要求1所述的钢工件的热浸镀铝和喷淋式微弧氧化复合层制备方法，其特征在于：水溶剂助镀剂制备方法包括如下步骤：S1：按6wt%KF、2wt%ZnC12配置水溶液A1，适当加热，待完全溶解后混合搅拌均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋巍，邱骥，孙晓峰，纪伯公，李占明，史玉鹏，黄元林，郝松松，蔡志海，杜晓坤，乔玉林，柳建，刘军，郭杰，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院，
类型：发明
国别省市：北京,11