一种轻合金元件复合涂层的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种轻合金元件复合涂层的制备方法，它包括：打磨轻合金元件磨损面，对磨损面表面存在的油污、灰尘等杂质进行清理，将处理后的轻合金元件进行微弧氧化处理制备陶瓷涂层，再将轻合金元件采用超声波清洗，并对轻合金元件表面非磨损面进行保护处理，然后将轻合金元件表面通过等离子喷涂设备喷涂Ni_Cr_Cr3C2涂层或Ni_Cr_Al_Y涂层，最后对制备好复合涂层的轻合金元件进行研磨处理；所述轻合金元件为铝合金元件、镁合金元件或钛合金元件。本发明专利技术方法易操作，适宜于任意形状轻合金元件复合涂层的制备，提高了轻合金元件的耐磨损性能和耐腐蚀性能，使制备的复合涂层致密、耐磨、耐腐蚀、热稳定性佳。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轻合金材料元件表面涂层领域，具体涉及到轻合金材料元件表面复合涂层的制备方法。
技术介绍
随着国家节能减排等相关政策的出台，轻合金(如铝合金、镁合金或钛合金等)作为替代钢等金属材料以减轻零部件的重量已经在航空、航天、兵器和民用工业得到大量应用和提倡，但是轻合金存在硬度低、易粘连、高温易氧化等缺陷，严重限制了轻合金的应用范围。为了克服轻合金材料存在的上述缺陷，目前已有通过微弧氧化技术来制备轻合金材料的防护涂层，但是通过微弧氧化制备的氧化物陶瓷涂层存在烧蚀孔洞、形成一定厚度的疏松层，造成涂层摩擦系数较大、耐磨损性能差，故需要对涂层进行封孔处理，现有封孔技术单一，难以满足高温长时间耐磨损的功能性要求。而目前存在的作为制备耐磨、隔热涂层的等离子喷涂技术，由于等离子喷涂时火焰温度达到20000°C左右，直接对轻合金基体表面进行喷涂耐磨复合涂层易造成轻合金元件氧化、烧蚀，并且易造成轻合金元件的变形，尤其是针对薄壁零件的喷涂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，以改善轻合金元件的耐磨损性和耐腐蚀性。本专利技术的目的是这样实现的，其特征在于 它包括(1)打磨轻合金元件磨损面，使磨损面表面粗糙度在RaO. 47以上；(2)将通过步骤(1)处理后的轻合金元件磨损面表面存在的油污、灰尘等杂质进行清理；(3)将通过步骤( 处理后的轻合金元件进行微弧氧化处理制备陶瓷涂层；(4)将通过步骤( 处理后的轻合金元件采用超声波清洗，并对轻合金元件表面非磨损面进行保护处理；(5)将通过步骤(4)处理后的轻合金元件表面通过等离子喷涂设备喷涂Ni_Cr_ Cr3C2 涂层或 Ni_Cr_Al_Y 涂层；(6)采用磁力研磨机对通过步骤( 处理后的轻合金元件进行研磨处理；所述轻合金元件为铝合金元件、镁合金元件或钛合金元件。专利技术人通过长期的理论研究和大量的试验，提出本专利技术轻合金元件复合涂层的制备方法，解决了制备涂层时轻合金元件易氧化、烧蚀，造成轻合金元件变形，制备的涂层表面有孔洞、不够致密、耐磨性不高的技术问题，提高了轻合金元件的耐磨损性能，而且较大程度地提高了轻合金元件的耐腐蚀性能；本专利技术方法不仅适用于小型轻合金元件，也适用于大型轻合金零部件；不仅适用于圆形、方形等规则形状的轻合金元件，也适用于椭圆形、 扁形等任意形状的轻合金元件。为了进一步提高轻合金元件耐磨损性和耐腐蚀性等综合性能，上述步骤(3)中， 当上述轻合金为铝合金时，其微弧氧化处理的参数为电流密度4 6A/dm2、电压0 600V、 占空比30 50%、频率700 1000Hz、处理温度为室温 !35°C、处理时间90 150min ； 当上述轻合金为镁合金时，其微弧氧化处理为电流密度1. 3A/dm2、电压0 380V、占空比 20%、频率600 800Hz、处理温度为室温 !35°C、处理时间50 80min ；当上述轻合金为钛合金时，其微弧氧化处理为电流密度1. 8A/dm2、电压0 400V、占空比30%、频率700 900Hz、处理温度为室温 ;35°C、处理时间30 50min。为了更进一步提高轻合金元件耐磨损性和耐腐蚀性等综合性能，上述步骤(5) 中，喷涂Ni_Cr_Cr3C2涂层时，所述喷涂的工艺参数为电压75V、电流460 500A、喷涂距离 100mm、氩气压力 0. 7Mpa、氩气流量 80L · 1Τ\Η2 压力 0. 4Mpa、H2 流量 15L · IT1 ；喷涂 Ni_Cr_ A1_Y涂层时，所述喷涂的工艺参数为电压80V、电流500 520A、喷涂距离100mm、氩气压力 0. 8Mpa、氩气流量 90L · h、H2 压力 0. 4Mpa、H2 流量 16L · 1Γ1。针对铝合金元件，为了提高通过上述微弧氧化处理在铝合金元件表面制备的Al2O3 陶瓷涂层厚度和表面粗糙度，所述微弧氧化处理的参数优选为电流密度6A/dm2、占空比 30 50%、频率700 1000Hz、处理温度为室温 !35°C、处理时间120 150min。为了提高上述轻合金元件耐磨损涂层的结合力和均勻性等综合性能，上述步骤 (5)优选在等离子喷涂前将铝合金元件在100 150°C预热处理，且预热处理后1分钟之内对铝合金元件进行等离子喷涂处理。为了提高通过上述微弧氧化处理在上述轻合金元件表面制备的涂层厚度和表面粗糙度，所述微弧氧化处理具体为将轻合金元件装夹在微弧氧化处理工装上，使轻合金元件与工装牢固结合，将装夹好的轻合金元件放入微弧氧化电解槽中进行微弧氧化处理，所述微弧氧化处理采用的电解液为碱性硅酸盐-磷酸盐体系，优选以去离子水配制，去离子水水质要求优选10ΜΩ · cm@25°C以上，配制所述电解液的其它原料均优选采用分析纯级别的原料；在所述微弧氧化处理中，轻合金元件装夹好后不能出现松动现象，可根据轻合金元件结构特点制备专用装夹工装，或者在轻合金工件表面制备工艺螺孔，并制备轻合金螺钉与工艺孔连接。上述步骤(1)中所述打磨，优选采用砂纸对磨损面进行打磨，砂纸粒度在800目以下，如果表面粗糙度较大，需采取砂纸由粗到细的打磨方式。上述步骤O)中所述对轻合金元件磨损面表面存在的油污、灰尘等杂质进行清理，优选首先采用酒精、乙酸乙酯等溶剂除油，再采用超声波清洗，最后采用去离子水对轻合金元件进行冲洗。为了更好地去除上述轻合金元件涂层表面微弧氧化溶液的碱性凝固物，并提高涂层的表面清洁度，上述步骤中所述超声波清洗，优选首先采用乙酸乙酯或者无水乙醇对微弧氧化涂层进行充分清洗10分钟以上，再采用去离子水进行超声清洗20分钟以上。上述步骤(4)中所述的对轻合金元件表面非磨损面进行保护处理，优选采用高温胶带、铝薄板等防护层材料粘贴、包裹非磨损面，以便于在上述步骤(5)等离子喷涂后去除所述防护层材料。上述轻合金元件复合涂层的制备方法优选在上述步骤( 后、上述步骤(6)前，对涂层轻合金元件进行超声除油。具体地说，，其特征在于所述轻合金为铝合金，它包括(1)采用粒度在800目以下的砂纸打磨铝合金元件磨损面，使磨损面表面粗糙度在RaO. 47以上；(2)对通过上述步骤(1)处理后的铝合金元件采用酒精或乙酸乙酯除油，再采用超声波清洗，最后采用去离子水对铝合金元件进行冲洗；(3)将通过上述步骤( 处理后的铝合金元件进行微弧氧化处理制备陶瓷涂层； 所述微弧氧化处理为将铝合金元件装夹在微弧氧化处理工装上，使铝合金元件与工装牢固结合，将装夹好的铝合金元件放入微弧氧化电解槽中进行微弧氧化处理，电解液为碱性硅酸盐-磷酸盐体系，所述微弧氧化处理的参数为电流密度6A/dm2、电压0 600V、占空比30 50%、频率700 1000Hz、处理温度为室温 !35°C、处理时间120 150min ；(4)首先采用乙酸乙酯或者无水乙醇对经过上述步骤(3)所述微弧氧化处理后的铝合金元件涂层清洗10分钟以上，再采用去离子水进行超声波清洗20分钟以上，采用高温胶带或铝薄板粘贴、包裹非磨损面；(5)将通过上述步骤(4)处理后的铝合金元件于100 150°C条件下进行预热处理，且在所述预热处理后1分钟之内对所述铝合金元件通过等离子喷涂设备喷涂Cr3C2涂层或Ni_Cr_Al_Y涂层，喷涂Ni_Cr_Cr3C2涂层的工艺参数为本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种轻合金元件复合涂层的制备方法，其特征在于：它包括：（１）打磨轻合金元件磨损面，使磨损面表面粗糙度在Ｒａ０．４７以上；（２）将步骤（１）处理后的轻合金元件磨损面表面存在的油污、灰尘等杂质进行清理；（３）将步骤（２）处理后的轻合金元件进行微弧氧化处理制备陶瓷涂层；（４）将步骤（３）处理后的轻合金元件采用超声波清洗，并对轻合金元件表面非磨损面进行保护处理；（５）将步骤（４）处理后的轻合金元件表面通过等离子喷涂设备喷涂Ｎｉ＿Ｃｒ＿Ｃｒ３Ｃ２涂层或Ｎｉ＿Ｃｒ＿Ａｌ＿Ｙ涂层；（６）采用磁力研磨机对通过步骤（５）处理后的轻合金元件进行研磨处理；所述轻合金元件为铝合金元件、镁合金元件或钛合金元件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海涛，张隆平，李忠盛，何庆兵，孙彩云，李立，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五九研究所，
类型：发明
国别省市：85