专利名称：农用犁表面微弧氧化处理方法
技术领域：
本发明涉及一种农用犁表面微弧氧化的处理方法，及其使用该处理方法得到的农用犁产品。
背景技术：
目前，中国农业属于国有农场和家庭个人耕作为主。在家庭的耕作模式中，耕地用的犁铧一般多采用铸铁，但是铸铁的韧性较差，耕作中容易受到冲击而破碎。也有采用球铁铸造犁铧(见CN 1048480A和CN 101589661A)或电镀犁头(CN 102181896A)的方法，解决犁的韧性问题。但是由于铸铁固有的特性，韧性较差，即使电镀了犁头表面，也不能解决犁的基体本身是铸铁而导致基体的韧性差的问题。多数散户农民为了解决生产成本，提高犁的使用寿命，主要使用工字钢切割焊接的犁，犁材质为钢，或购买材质为钢材的犁，这样就可以解决犁的韧性的问题，但犁的工作面的耐磨性能较差。而国有大型农场，特别黑龙江垦区，农机具多数是国外进口，犁的材质一般为合金钢材料经调制处理而成，这种犁的耐磨性较差，使用过程中犁的刃口变钝，更换犁成本较高。上述所述无论是散户还是农场使用的犁均存在耐磨性差问题。为了减少成本和提高金属表面的耐磨性，可以对金属表面改性可采用溶胶凝胶、等离子喷涂、激光表面改性和等离子体浸没离子注入等办法处理。然而，溶胶凝胶方法存在结合强度不高，等离子喷涂和激光表面改性很难处理形状复杂的工件，等离子体浸没离子注入的存在设备造价高的问题。在设备简单、操作方便和经济高效前提下，采用微弧氧化可以有效的提高犁表面的耐磨性能。同时，采用微弧氧化的方法改善犁铧表面的耐磨性和耐腐蚀性的研究，尚未见研究报道。微弧氧化是将Al、Mg、Ti等阀金属或其合金至于电解质水溶液中，利用电化学方法，在改材料的表面微孔中产生火花放电斑点，在热化学、等离子体化学和电化学的共同作用下，原位生成陶瓷膜的方法。该方法基本上无环境污染性废液及废气的排放问题，符合绿色环保型表面改性技术的发展理念。
发明内容
本发明提供了一种农用犁表面微弧氧化的处理方法，所得具有微弧氧化陶瓷层的犁的耐磨性能明显由于现有钢材质犁的耐磨性能。本发明还提供了使用本处理方法所得到的农用犁。一种农用犁表面微弧氧化处理方法，按照顺序包括以下步骤
(1)将犁工作表面用细砂纸打磨去掉工作表面的氧化层，先后在丙酮和蒸馏水中，使用超声波清洗15min ；
(2)将犁置于AOO工业纯铝的镀液中，在坩埚炉中于730°C浸2 5min后，经900°C扩散处理6(T70min，使镀层均化加厚；
(3)将浸镀后的犁表面用碳化硅砂纸进行打磨抛光，先后在丙酮和蒸馏水中，使用超声波清洗IOmin ；
(4)将浸镀后的犁放入工作液中，以浸镀后的犁为正极、工作槽为负极，并控制工作温度为30°C，在单脉冲电源、脉冲电压为35(T450V、脉冲工作频率为6(Γ200Ηζ的条件下处理 65 95min ；
(5)处理过的犁用蒸馏水清洗5次，即得到表面微弧氧化处理的犁。所述步骤(4)所述的工作液为碱性体系，每升碱性体系工作液包括疒15g铝酸钠、 2^10g碳酸钠、3飞g氢氧化钾、广6g硅酸钠和(T3g次磷酸二氢钠组成。所述步骤中采用循环水冷却，控制电解液温度不超过30°C。所述步骤(4)所述的工作槽是由不锈钢制成。本发明在犁表面形成了含!^e2Al5和Al2O3的陶瓷层，该陶瓷层由过渡层、致密层和多孔外层组成，该陶瓷层与浸镀后的犁表面的结合强度大于45MPa ；该陶瓷层的厚度均勻， 可达25 μ m。该陶瓷层的表面粗糙度Ra约为0. 3 0.45μπι。表面改性过的犁表面与GCrl5 钢球对磨，摩擦系数为0. 18^0. 4。表面改性过的犁的使用寿命比未改性的犁的使用寿命提高至少1倍。本发明中在犁的工作表面热镀铝可以有效的提高犁的耐热性和耐腐蚀性。同时， 微弧氧化生成的陶瓷层可以有效的提高犁的工作表面的良好的韧性、耐磨性和耐腐蚀性。 由于涂层与基底是冶金结合，结合轻度高，涂层大部分长入基体，所以氧化后基体尺寸变化不大。本发明中的微弧氧化方法简单，不受犁的外观形状的限制，对环境无污染。
具体实施例方式实施例1本实施方式的具体步骤(1) 将犁工作表面用细砂纸打磨去掉工作表面的氧化层，先后在丙酮和蒸馏水中，使用超声波清洗15min ;(幻将犁置于AOO工业纯铝的镀液中，在坩埚炉中于730°C浸2 5min后，经900°C扩散处理6(T70min，使镀层均化加厚；C3)将浸镀后的犁表面用碳化硅砂纸进行打磨抛光，先后在丙酮和蒸馏水中，使用超声波清洗IOmin ； (4)将浸镀后的犁放入工作液中，以浸镀后的犁为正极、工作槽为负极，并控制工作温度为30°C，在单脉冲电源、脉冲电压为400V、脉冲工作频率为200Hz的条件下处理95min ； (5)处理过的犁用蒸馏水清洗5次，即得到表面微弧氧化处理的犁。所述碱性工作液包括7 15g铝酸钠、2 10g碳酸钠、3飞g氢氧化钾、广6g硅酸钠和Ig次磷酸二氢钠组成。本实施方式的农用犁表面微弧氧化处理方法得到的陶瓷层与浸镀后的犁表面的结合强度大于50MPa ；该陶瓷层的厚度均勻，可达18 μ m。该陶瓷层的表面粗糙度Ra约为0. 4 μ m。 表面改性过的犁表面与GCr 15钢球对磨，摩擦系数为0. 37。实施例2本实施方式与实施例1的区别在于所述碱性工作液包括疒15g铝酸钠、 2^10g碳酸钠、3飞g氢氧化钾、广6g硅酸钠和0. Sg次磷酸二氢钠组成。本实施方式的农用犁表面微弧氧化处理方法得到的陶瓷层与浸镀后的犁表面的结合强度大于58MPa ；该陶瓷层的厚度均勻，可达22μπι。该陶瓷层的表面粗糙度Ra约为0.32 μ m。表面改性过的犁表面与GCrl5钢球对磨，摩擦系数为0. 21。实施例3本实施方式与实施例1的区别在于，与实施例1中的步骤⑷的区别为在单脉冲电源、脉冲电压为350V、脉冲工作频率为200Hz的条件下处理65min。本实施方式的农用犁表面微弧氧化处理方法得到的陶瓷层与浸镀后的犁表面的结合强度大于48MPa ；该陶瓷层的厚度均勻，可达17ym。该陶瓷层的表面粗糙度Ra约为0.3 μ m。表面改性过的犁表面与GCr 15钢球对磨，摩擦系数为0. 18。
权利要求
1.一种农用犁表面微弧氧化处理方法，按照顺序包括以下步骤(1)将犁工作表面用细砂纸打磨去掉工作表面的氧化层，先后在丙酮和蒸馏水中，使用超声波清洗15min ；(2)将犁置于AOO工业纯铝的镀液中，在坩埚炉中于730°C浸2 5min后，经900°C扩散处理6(T70min，使镀层均化加厚；(3)将浸镀后的犁表面用碳化硅砂纸进行打磨抛光，先后在丙酮和蒸馏水中，使用超声波清洗IOmin ；(4)将浸镀后的犁放入工作液中，以浸镀后的犁为正极、工作槽为负极，并控制工作温度为30°C，在单脉冲电源、脉冲电压为35(T450V、脉冲工作频率为6(Γ200Ηζ的条件下处理 65 95min ；(5)处理过的犁用蒸馏水清洗5次，即得到表面微弧氧化处理的犁。
2.按照权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)的犁表面的预处理方法为用砂纸打磨去掉工作表面氧化层，然后依次在丙酮和水中超声波清洗15min。
3.按照权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)的浸镀后的犁表面的处理方法为用碳化硅砂纸进行打磨抛光，然后依次在丙酮和水中超声波清洗lOmin。
4.按照权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(4)的工作液为碱性体系， 每升碱性体系工作液包括疒15g铝酸钠、2 IOg碳酸钠、3飞g氢氧化钾、广6g硅酸钠和(T3g 次磷酸二氢钠组成。
5.按照权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(4)中采用循环水冷却，控制电解液温度不超过30°C。
6.按照权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤(4)所述的工作槽是由不锈钢制成。
全文摘要
本发明提供了一种农用犁表面微弧氧化的处理方法，按照顺序包括以下步骤(1)将犁工作表面用细砂纸打磨去掉工作表面的氧化层，先后在丙酮和蒸馏水中，使用超声波清洗15min；(2)将犁置于A00工业纯铝的镀液中，在坩埚炉中于730℃浸2~5min后，经900℃扩散处理60~70min，使镀层均化加厚；(3)将浸镀后的犁表面用碳化硅砂纸进行打磨抛光，先后在丙酮和蒸馏水中，使用超声波清洗10min；(4)将浸镀后的犁放入碱性工作液中，以浸镀后的犁为正极、工作槽为负极，并控制工作温度为30℃，在单脉冲电源、脉冲电压为350~450V、脉冲工作频率为60~200Hz的条件下处理65~95min；(5)处理过的犁用蒸馏水清洗5次，即得到表面微弧氧化处理的犁。本发明所得具有微弧氧化陶瓷层的犁耐磨性能明显优于现有合金钢材质犁的耐磨性能。本发明所得微弧氧化陶瓷层显著的提高犁表面的耐磨性能和使用寿命。
文档编号C23C28/00GK102400140SQ20111033743
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者李玉清, 邓书辉, 陈继国 申请人:李玉清, 黑龙江八一农垦大学