The invention relates to a processing method based on laser surface micro-texture to improve the bonding force between micro-arc oxidation ceramic coating and magnesium alloy matrix, belonging to the technical field of laser micro-processing, which includes three steps: first, grinding, polishing, ultrasonic cleaning and air-drying the surface of magnesium alloy matrix; second, using picosecond laser to adopt a set laser scanning path and processing. In step 3, the matrix with grid micro-texture is placed in the prepared electrolyte and treated by constant current micro-arc oxidation to form the workpiece covered with micro-arc oxidation ceramic coating. Compared with the prior art, the technological breakthrough of the present invention lies in not only processing workpieces with complex structure and realizing large area and repetitive processing in any area of the matrix, but also accelerating electrolyte deposition, promoting in-situ growth of the ceramic coating and improving the bonding force between the ceramic coating and the matrix.
【技术实现步骤摘要】
一种提高陶瓷涂层与金属基体结合力的激光方法
本专利技术属于激光微加工
,具体涉及一种基于激光表面微织构提高微弧氧化陶瓷涂层与镁合金基体结合力的加工方法。研究背景镁合金具有密度低,比性能、减震性能、导电导热性能优良,而且易于加工的特点,成为航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最广泛地轻金属结构材料,但是由于镁合金耐磨损和耐腐蚀性能差,限制了其使用范围。近年来诸多学者针对镁合金进行了表面微弧氧化(MAO)技术研究,来进一步保护基体免受环境腐蚀和意外损坏。微弧氧化(MAO)又称等离子体氧化(PEO),它突破了传统阳极氧化技术的限制,可以在特定的电解液和电解参数下通过高压放电,在材料表面原位生长一层陶瓷结构的多孔氧化膜。与普通阳极氧化及化学转化等表面处理技术相比,微弧氧化技术具有明显的优势,如:膜层厚度均匀、可控性强,同时耐磨性、耐腐蚀性、耐热性和绝缘性能优异,在航天、航空、机械及电子等领域具有广泛的应用前景。而目前镁合金微弧氧化所使用的电解液多为磷酸盐体系、硅酸盐体系、铝酸盐体系的强碱体系。在这些碱性电解液中,陶瓷层对电解液中的SiO2-3离子吸附性最强,可与Mg2+结合吸附沉积于金属表面,形成致密的保护膜,通过抑制腐蚀电极的阴极反应,增加阳极极化,来减缓镁合金的腐蚀破坏。但是在镁合金基体氧化初期,阴/阳极表面因水电解而析出O2和H2,随着电压上升,反应变得越来越剧烈,较大放电通道内部形成的熔融物质向外喷射并冷却沉积时,体积发生较大收缩,且通道内还有少量气泡(O2和H2)来不及析出,造成膜层与镁合金基体结合区的孔洞增大,接触面积减小,致使陶瓷涂层与 ...
【技术保护点】
1.一种提高陶瓷涂层与金属基体结合力的激光方法,其特征在于:将激光表面微织构技术应用到微弧氧化中,来提高微弧氧化陶瓷涂层与镁合金基体的结合强度,具体步骤如下:步骤一,分别采用600目、1000目、1500目、2000目的SiC砂纸打磨切割好的镁合金基体,随后用1.5μm的金刚石悬浮抛光剂进行抛光,将抛光后的镁合金基体放入无水乙醇中经频率为25‑30KHz的超声波清洗4‑6min,风干后得到预处理的镁合金基体;步骤二,将预处理好的镁合金基体放在皮秒激光加工平台上,设定激光扫描工艺路径和激光加工参数,对镁合金基体表面进行网格微织构加工;步骤三,将步骤二中得到的具有网格微织构的镁合金基体放在配好的电解液中,以镁合金基体为正极,电解液槽体作为负极,采用恒流方式处理25‑35min,处理过程中保持工作液温度为25‑45℃,最后将得到的工件置于无水乙醇中,经频率为25‑30KHz的超声波清洗6‑8min后,自然晾干或者在温度为20‑35℃的条件下干燥15‑25min,即得到覆盖有微弧氧化陶瓷涂层的镁合金试件。
【技术特征摘要】
1.一种提高陶瓷涂层与金属基体结合力的激光方法,其特征在于:将激光表面微织构技术应用到微弧氧化中,来提高微弧氧化陶瓷涂层与镁合金基体的结合强度,具体步骤如下:步骤一,分别采用600目、1000目、1500目、2000目的SiC砂纸打磨切割好的镁合金基体,随后用1.5μm的金刚石悬浮抛光剂进行抛光,将抛光后的镁合金基体放入无水乙醇中经频率为25-30KHz的超声波清洗4-6min,风干后得到预处理的镁合金基体;步骤二,将预处理好的镁合金基体放在皮秒激光加工平台上,设定激光扫描工艺路径和激光加工参数,对镁合金基体表面进行网格微织构加工;步骤三,将步骤二中得到的具有网格微织构的镁合金基体放在配好的电解液中,以镁合金基体为正极,电解液槽体作为负极,采用恒流方式处理25-35min,处理过程中保持工作液温度为25-45℃,最后将得到的工件置于无水乙醇中,经频率为25-30KHz的超声波清洗6-8min后,自然晾干或者在温度为20-35℃的条件下干燥15-25min,即得到覆盖有微弧氧化陶瓷涂层的镁合金试件。2.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员:管迎春,黎宇航,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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