【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种提高铝合金阳极氧化后疲劳极限强度的方法，属于铝合金表面处理。
技术介绍
1、在追求材料轻量化的大背景下，由于铝合金具有密度低、比强度高、优异的成形性、良好的焊接性和可回收性等优良特性，在轨道交通和航空航天等领域有着广泛的应用。然而，铝合金在长期的服役过程中易发生腐蚀，如点蚀、晶间腐蚀、剥落腐蚀和应力腐蚀开裂等，容易产生安全隐患。此外，铝合金的硬度低、磨损性能差，其应用范围仍然有限。
2、表面处理技术是铝合金提高耐腐蚀性能、延长使用寿命、扩展应用范围不可或缺的一环。阳极氧化是铝合金表面处理中生产工艺最成熟、应用最广泛的技术之一，能够在铝合金表面形成一层致密的保护膜，从而使铝合金具有出色的耐蚀性和耐磨性。对于一些铝制承载构件，长期处于交变循环载荷环境中，因此对疲劳性能有着较高的要求。然而，阳极氧化会显著的降低铝合金的疲劳极限强度，从而限制了阳极氧化技术在该领域中的应用。目前，通过阳极氧化工艺参数的调整、电解液体系的改进、铝合金表面预处理等均无法有效的改善阳极氧化铝合金的疲劳性能。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法。本专利技术的方法，通过预时效处理使阳极氧化前铝合金中主强化合金元素以团簇/gp区的形式存在，避免了阳极氧化过程中强化第二相的消耗，抑制了循环应力下膜-基界面处的应力集中；同时在后续时效过程中膜-基界面处又可析出大量强化第二相，较好地协调界面强度和韧性，从而提升提高铝合金阳极氧化
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、本专利技术一种提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法，将铝合金基材进行固溶-淬火处理，预时效处理，将经预时效处理后的铝合金基材进行阳极氧化处理获得阳极氧化铝合金，再将阳极氧化铝合金进行封孔处理，最后进行人工时效处理即得，所述预时效处理的温度为50℃～200℃，时间为0.5h～6h。
4、本专利技术提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法，先将铝合金基材进行固溶-淬火处理，然后进行预时效处理，通过控制预时效处理的温度和时间，使得铝合金基材中的主强化合金元素以团簇和/或gp区的形式存在，然后将经预时效处理后的铝合金基材进行阳极氧化处理获得阳极氧化铝合金，再将阳极氧化铝合金进行封孔处理，最后进行人工时效处理以提升最终阳极氧化铝合金的强度。
5、根据不同系列可热处理强化铝合金主强化相的析出序列，例如al-mg-si系铝合金中主强化相的析出序列为过饱和固溶体(sss)→团簇/gp区→β″→u1，u2，b′，β′→β相(mg2si相)；al-zn-mg系铝合金中主强化相的析出序列为过饱和固溶体(sss)→gp区→η′→η相(mgzn2相)。
6、经过固溶-淬火处理后，铝合金基体中的主强化合金元素在特定的温度范围内经过不同时间后会出现不同的存在形式。温度越高，主强化合金元素存在形式的转变越快，即转变时间越短；温度越低，主强化合金元素存在形式的转变越慢，即转变时间越长。
7、mg2si相和mgzn2相作为可热处理强化铝合金中最主要的两种强化相，由于mg、zn元素的原子半径较al原子大，当其由过饱和固溶体转变成该类析出相时会导致周围发生晶格畸变，从而导致析出相周围引入线缺陷。由于阳极氧化处理属于一种电化学处理方法，过程中伴随着局部腐蚀的发生，而mg2si和mgzn2相的电极电位比铝基体低，阳极氧化过程中强化相中的mg元素将作为阳极优先发生氧化，造成析出相溶解的同时周围的线缺陷被保留。因此，在循环载荷的作用下，线缺陷的滑移将会加速膜-基界面的应力集中，应力集中的发生加速了疲劳裂纹的萌生，从而加速了疲劳失效，导致材料的疲劳极限强度降低。
8、专利技术人意外的发现，而当阳极氧化前铝合金基体中的主强化合金元素以团簇和/或gp区的形式存在时，尽管在阳极氧化过程中也会发生mg元素的消耗，但在随后的时效过程中，一些符合条件的区域仍会转变为mg2si和mgzn2相。虽然析出相的形成会在周围引入线缺陷，但是与前者不同的是，mg2si和mgzn2相的存在阻碍了线缺陷的滑移。因此，该处理在保证膜-基界面强度的同时抑制了循环载荷作用下膜-基界面处应力集中的发生，从而减缓了疲劳失效的发生，提升了材料的疲劳极限强度。
9、因此，本专利技术中的预时效处理的温度和时间需要有效控制，使得预时效处理后，铝合金基材中的主强化合金元素以团簇和/或gp区的形式存在，而时间过长，温度过高，形成mg2si或mgzn2相则会导致阳极氧化后材料的疲劳极限强度降低。
10、优选的方案，所述铝合金基材中的铝合金选自al-mg-si系合金和/或al-zn-mg系合金。
11、进一步的优选，当铝合金基材中的铝合金选自al-mg-si系合金时，所述铝合金基材，按质量百分比计，组成如下：mg 0.25～1.2％，si 0.3～1.7％，fe＜0.7％，cu＜0.9％，mn＜1.0％，cr＜0.35％，zn＜0.3％，ti＜0.25％，余量为al；
12、当铝合金基材中的铝合金选自al-zn-mg系合金时，所述铝合金基材，按质量百分比计，组成如下：zn 3.5～8.4％，mg 1.0～3.7％，cu0.1～2.6％，fe＜0.5％，si＜0.5％，mn＜0.7％，cr＜0.35％，zr＜0.3％，ti＜0.3％，v＜0.2％。
13、优选的方案，所述固溶-淬火处理时，固溶处理的温度为450～570℃，固溶处理的时间为1～2h，固溶处理完成后，进行水淬。
14、优选的方案，所述预时效处理的温度为120～170℃，预时效处理的时间为1～2h。
15、优选的方案，经预时效处理后的铝合金基材中的主强化合金元素以团簇和/或gp区的形式存在。
16、在本专利技术中，阳极氧化处理采用现有技术中所公开的技术方案均可。
17、优选的方案，将经预时效处理后的铝合金基材置于h2so4溶液中进行阳极氧化处理，所述h2so4溶液中h2so4的质量分数为10～20％，所述阳极氧化处理的温度为-5～0℃。
18、进一步的优选，采用分段式恒压法进行阳极氧化处理，初始电压为10～14v，维持初始电压5～10min后，随后每隔5～10min将电压增加2～4v，总体氧化时间在40～90min。
19、专利技术人发现，通过采用本专利技术中优选方案进行阳极处理，所得阳极氧化膜的性能最优，而若阳极氧化时间过长会导致阳极氧化膜在电解液中的溶解速率将会大于生长速率，使得阳极氧化膜的厚度降低，导致硬度、耐磨性以及均匀性的降低；阳极氧化温度过高温会导致电解液对阳极氧化膜的侵蚀性随之增强，从而增强了电解液对阳极氧化膜的化学溶解。因此，合理的阳极氧化工艺能够提升阳极氧化膜的性能。
20、此外，本专利技术采用h2so4溶液作为阳极氧化液，硫酸的价格相对较低，在电解时耗电少，使用后的废液处理简单，生产效率高。
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【技术保护点】
1.一种提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法，其特征在于：将铝合金基材进行固溶-淬火处理，预时效处理，将经预时效处理后的铝合金基材进行阳极氧化处理获得阳极氧化铝合金，再将阳极氧化铝合金进行封孔处理，最后进行人工时效处理即得，所述预时效处理的温度为50℃～200℃，时间为0.5h～6h。
2.根据权利要求1所述的一种提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法，其特征在于：所述铝合金基材中的铝合金选自Al-Mg-Si系合金和/或Al-Zn-Mg系合金。
3.根据权利要求2所述的一种提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法，其特征在于：当铝合金基材中的铝合金选自Al-Mg-Si系合金时，所述铝合金基材，按质量百分比计，组成如下：Mg 0.25～1.2％，Si 0.3～1.7％，Fe＜0.7％，Cu＜0.9％，Mn＜1.0％，Cr＜0.35％，Zn＜0.3％，Ti＜0.25％，余量为Al；
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法，其特征在于：所述固溶-淬火处理时，固溶处理的温度为450～570℃，固溶处理的时间为1～2h，固
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法，其特征在于：所述预时效处理的温度为120～170℃，预时效处理的时间为1～2h。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法，其特征在于：经预时效处理后的铝合金基材中的主强化合金元素以团簇和/或GP区的形式存在。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法，其特征在于：将经预时效处理后的铝合金基材置于H2SO4溶液中进行阳极氧化处理，所述H2SO4溶液中H2SO4的质量分数为10～20％，所述阳极氧化处理的温度为-5～0℃。
8.根据权利要求7所述的一种提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法，其特征在于：采用分段式恒压法进行阳极氧化处理，初始电压为10～14V，维持初始电压5～10min后，随后每隔5～10min将电压增加2～4V，总体氧化时间在40～90min。
9.根据权利要求1-3任意一项所述的一种提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法，其特征在于：将阳极氧化铝合金置于沸水中10～20min进行封孔处理。
10.根据权利要求1-3任意一项所述的一种提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法，其特征在于：所述人工时效的温度为120～170℃，人工时效处理的时间为5～120h。
...【技术特征摘要】
1.一种提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法，其特征在于：将铝合金基材进行固溶-淬火处理，预时效处理，将经预时效处理后的铝合金基材进行阳极氧化处理获得阳极氧化铝合金，再将阳极氧化铝合金进行封孔处理，最后进行人工时效处理即得，所述预时效处理的温度为50℃～200℃，时间为0.5h～6h。
2.根据权利要求1所述的一种提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法，其特征在于：所述铝合金基材中的铝合金选自al-mg-si系合金和/或al-zn-mg系合金。
3.根据权利要求2所述的一种提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法，其特征在于：当铝合金基材中的铝合金选自al-mg-si系合金时，所述铝合金基材，按质量百分比计，组成如下：mg 0.25～1.2％，si 0.3～1.7％，fe＜0.7％，cu＜0.9％，mn＜1.0％，cr＜0.35％，zn＜0.3％，ti＜0.25％，余量为al；
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法，其特征在于：所述固溶-淬火处理时，固溶处理的温度为450～570℃，固溶处理的时间为1～2h，固溶处理完成后，进行水淬。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种提高铝合金阳极氧化疲劳极限强度的方法，其...
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