耐磨铝合金的制备工艺制造技术

本发明专利技术提供一种耐磨铝合金的制备工艺，涉及材料领域。具体包括以下步骤：S1:铝合金表面通过电化学腐蚀造孔；S2:制备不同成分浓度的耐磨添加粒子，所述耐磨添加粒子包括碳化硅和铝合金粉末；S3:将步骤S2中制备的不同浓度的耐磨添加粒子，分层按浓度递增的顺序均匀平铺于步骤S1中造孔后的铝合金表面，通过热压复合成型后，采用等离子烧结得到耐磨梯度铝合金。本发明专利技术通过梯度耐磨铝合金的设计，采用电化学腐蚀、机械合金化球磨与等离子快速烧结的方式，将不同浓度梯度耐磨粒子分层覆盖，制备了梯度耐磨铝合金，解决了铝合金耐磨与机械性能间矛盾的技术瓶颈，在提高了铝合金耐磨性的同时，确保铝合金的机械性能。

Preparation Technology of Wear Resistant Aluminum Alloy

The invention provides a preparation process of wear-resistant aluminium alloy, which relates to the material field. Specifically, it includes the following steps: S1: electrochemical corrosion pore-forming on the surface of aluminium alloy; S2: preparation of wear-resistant additive particles with different concentration, including silicon carbide and aluminium alloy powder; S3: different concentration of wear-resistant additive particles prepared in S2, layered uniformly on the surface of aluminium alloy after pore-forming in the order of increasing concentration, and hot-pressing. After synthesis, wear-resistant gradient aluminium alloy was obtained by plasma sintering. Through the design of gradient wear-resistant aluminium alloy, the gradient wear-resistant aluminium alloy is prepared by electrochemical corrosion, mechanical alloying ball milling and plasma rapid sintering. The gradient wear-resistant aluminium alloy is covered by different concentration gradient wear-resistant particles, which solves the technical bottleneck between the wear-resistant and mechanical properties of aluminium alloy, improves the wear resistance of aluminium alloy and ensures its mechanical properties. \u3002

【技术实现步骤摘要】
耐磨铝合金的制备工艺
本专利技术涉及材料领域，具体涉及一种耐磨铝合金的制备工艺。
技术介绍
铝合金是以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一。铝合金除具有铝的一般特性外，由于添加合金化元素的种类和数量的不同又具有一些合金的具体特性。其为结构工程中最常用的材料，具有比重小、传热性好、导电性好、环保、可回收循环利用，被广泛应用于3C、汽车交通运输、家居、航空航天、化工、火箭等各个领域，随着经济的发展，对合金的要求越来越高。但是，目前市场上的铝合金普遍存在耐磨强度高，但材料的韧性较差或者，耐磨强度不够，延展性能较好的问题，因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题，因此我们研究开发了梯度铝基复合材料的制备工艺。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种耐磨铝合金的制备工艺，解决现有技术的铝合金心部韧性差或者耐磨性能不足的技术问题。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种耐磨铝合金的制备工艺，具体包括以下步骤：S1:铝合金表面通过电化学腐蚀造孔；S2:制备不同成分浓度的耐磨添加粒子，所述耐磨添加粒子包括碳化硅和铝合金粉末；S3:将步骤S2中制备的不同浓度的耐磨添加粒子，分层按浓度递增的顺序均匀平铺于步骤S1中造孔后的铝合金表面，通过热压复合成型后，采用等离子烧结得到耐磨梯度铝合金。优选的，所述步骤S1中，通过电化学造孔包括以下步骤：S1-1:清洗铝合金表面；S1-2:以铝合金为阳极，置于电解槽中，阴极为石墨电极，加入辅助电极，通电进行电解腐蚀造孔。优选的，所述步骤S1-1的具体步骤如下：铝合金浸渍于硫酸和硝酸混合液，浸渍时间为2～10min，用酒精将铝合金表面清洗干净；所述硫酸的浓度为2～5％，所述硝酸的浓度为2～10％。优选的，所述步骤S1-2电解槽中的电解液为AlCl3溶液。优选的，所述步骤S1-2中，电解的条件为：电流密度为8-20A/dm2，电解时间为30-120分钟，电解液温度控制在60-90℃。优选的，所述步骤S2中制备不同浓度的耐磨添加粒子，包括以下步骤：S2-1:将碳化硅和铝合金粉末添加至滚动球磨机，加入二氧化锆球以酒精为介质，在气氛保护下进行球磨得到球磨粉；S2-2:将步骤S2-1得到的球磨混合粉进行过滤，真空干燥制备得到耐磨添加粒子。优选的，所述步骤S2-1中，碳化硅和铝合金粉末质量百分比为2～20∶80～98，且所述碳化硅和铝合金粉末的总重量与所述二氧化锆球的重量比为5～7∶1，所述气氛为惰性气体。优选的，所述S3的具体步骤如下：S3-1:将造孔后的铝合金放置于模具中；S3-2:将不同浓度的耐磨添加粒子分层按浓度梯加或梯减的顺序平铺于造孔后的铝合金表面，合上模具；S3-3:将模具放置到负压装置的吸盘底座上，放置于等离子烧结炉中，并将模具连通于压力为-2KPa～-40KPa的负压装置在氮气或氩气保护下，使耐磨粒子与铝合金在半固熔状态下快速形成铝合金复合材料。优选的，所述步骤S3-3等离子烧结炉中热压符合的条件为热压温度为400～600℃、保压时间为0.1h～0.5h、烧结时间为5～20min。优选的，将步骤S3制备得到的耐磨梯度铝合金在20～60wt％PTFE悬浊液浸渍。(三)有益效果本专利技术提供了一种耐磨铝合金的制备工艺。与现有技术相比，具备以下有益效果：1、本专利技术通过梯度耐磨铝合金的设计，采用电化学腐蚀、机械合金化(球磨)与等离子快速烧结的方式，将不同浓度梯度耐磨粒子分层覆盖，制备了梯度耐磨铝合金，解决了铝合金耐磨与机械性能间矛盾的技术瓶颈，在提高了铝合金耐磨性的同时，确保铝合金的机械性能。电化学造孔可以提高基材与复合金属粉直接的机械咬合附着力，后续烧结后形成冶金结合。机械合金化可以提高铝合金粉末与耐磨粒子之间的混合均匀度和耐磨粒子与铝粉之间结合的结合能。2、本专利技术在采用电化学腐蚀、机械合金化(球磨)与等离子快速烧结的方式，将不同浓度梯度耐磨粒子分层覆盖，制备了梯度耐磨铝合金后，对该梯度耐磨铝合金采用浸渍工艺将具有自润滑功能PTFE填充浸入孔洞，进一步提高梯度耐磨铝合金的性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为步骤S3的示意图；图2为实施例3为以铝合金7075为原料制备的耐磨铝基复合材料的表面金相；图3为实施例5以铝合金7075为原料制备的耐磨铝基复合材料的表面金相。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。本专利技术实施例中耐磨添加粒子是通过机械合金化将铝合金粉末与SiC混合而成，其中浓度是指SiC的添加量，不同浓度即为耐磨添加粒子中SiC的添加量不同。一种耐磨铝合金的制备工艺，具体包括以下步骤：S1:铝合金表面通过电化学腐蚀造孔；S2:制备不同成分浓度的耐磨添加粒子，所述耐磨添加粒子包括碳化硅和铝合金粉末S3:将步骤S2中制备的不同浓度的耐磨添加粒子，分层按浓度递增的顺序均匀平铺于步骤S1中造孔后的铝合金表面，通过热压复合成型制备得到耐磨梯度铝合金。上述实施例在具体实施过程中，其中S1和S2步骤顺序，本领域技术人员可以根据需要进行调整，即也可以先执行步骤S2。具体的如图1所示，按照浓度递增的顺序将不同浓度的耐磨添加粒子均匀平铺于步骤S1中造孔后的铝合金表面。其中图中的低浓度复合粒子即为低浓度的耐磨添加粒子，图中低浓度复合粒子、中等浓度复合粒子、高浓度复合粒子即为SiC的添加量不同，其中低浓度表示SiC添加量低。并且，所述耐磨添加粒子可以以溶液形式或者粉状混合物形式均匀平铺与造孔后的铝合金表面。具体实施时，所述步骤S1中，通过电化学造孔包括以下步骤：S1-1:清洗铝合金表面，目的是为了去除氧化膜和油渍等；S1-2:以铝合金为阳极，置于电解槽中，阴极为石墨电极，加入辅助电极，通电进行电解腐蚀造孔。具体实施时，所述步骤S2中制备不同浓度的耐磨添加粒子，包括以下步骤：S2-1:将碳化硅和铝合金粉末添加至滚动球磨机，加入二氧化锆球以酒精为介质，在气氛保护下进行球磨得到球磨粉。S2-2:将步骤S2-1得到的球磨混合粉进行过滤，真空干燥制备得到耐磨添加粒子。具体实施时，所述S3的具体步骤如下：S3-1:将造孔后的铝合金放置于模具中；S3-2:将不同浓度的耐磨添加粒子分层按浓度梯加或梯减的顺序平铺于造孔后的铝合金表面，合上模具；具体的为了便于后期的脱模，在模具内部表面涂覆上一层润滑剂，该润滑剂可以为石蜡、聚氨酯、石墨粉等；S3-3:将模具放置到负压装置的吸盘底座上，放置于等离子烧结炉中，并将模具连通于压力为-2KPa～-40KPa的负压装置在氮气或氩气保护下，使耐磨粒子与铝合金在半固熔状态下快速形成铝合金复合材料。本专利技术通过梯度耐磨铝合金的设计，采用电化学腐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐磨铝合金的制备工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：S1:铝合金表面通过电化学腐蚀造孔；S2:制备不同成分浓度的耐磨添加粒子，所述耐磨添加粒子包括碳化硅和铝合金粉末；S3:将步骤S2中制备的不同浓度的耐磨添加粒子，分层按浓度递增的顺序均匀平铺于步骤S1中造孔后的铝合金表面，通过热压复合成型后，采用等离子烧结得到耐磨梯度铝合金。

【技术特征摘要】
1.一种耐磨铝合金的制备工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：S1:铝合金表面通过电化学腐蚀造孔；S2:制备不同成分浓度的耐磨添加粒子，所述耐磨添加粒子包括碳化硅和铝合金粉末；S3:将步骤S2中制备的不同浓度的耐磨添加粒子，分层按浓度递增的顺序均匀平铺于步骤S1中造孔后的铝合金表面，通过热压复合成型后，采用等离子烧结得到耐磨梯度铝合金。2.如权利要求1所述耐磨铝合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤S1中，通过电化学造孔包括以下步骤：S1-1:清洗铝合金表面；S1-2:以铝合金为阳极，置于电解槽中，阴极为石墨电极，加入辅助电极，通电进行电解腐蚀造孔。3.如权利要求2所述耐磨铝合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤S1-1的具体步骤如下：铝合金浸渍于硫酸和硝酸混合液，浸渍时间为2～10min，用酒精将铝合金表面清洗干净；所述硫酸的浓度为2～5％，所述硝酸的浓度为2～10％。4.如权利要求2所述耐磨铝合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤S1-2电解槽中的电解液为AlCl3溶液。5.如权利要求2所述耐磨铝合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤S1-2中，电解的条件为：电流密度为8-20A/dm2，电解时间为30-120分钟，电解液温度控制在60-90℃。6.如权利要求1所述的耐磨铝合金的制备工艺，其特征在于，所述步骤S2中制备不同浓度的耐磨添加粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：高平平，伍小波，陈青华，
申请(专利权)人：湘潭金波新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43