专利名称：基于微弧氧化的汽车空调配件的表面改性方法
技术领域：
本发明涉及一种基于微弧氧化的汽车空调配件的表面改性方法。
背景技术：
汽车空调配件的表面改性方法常用的有化学氧化和阳极氧化，但这些处理方法， 在生产过程中都有大量污水排放，尤其是阳极氧化，需通过反复化学清洗、酸洗、硷洗，不仅 污水排放量大，还耗水、耗电。而微弧氧化是在阳极氧化的基础上发展起来的一项新的表面 处理技术。
发明内容
为克服现有技术的污水排放量大，耗水、耗电的缺点，本发明提供了一种节水、节 能、环保，生产效率高的基于微弧氧化的汽车空调配件的表面改性方法。基于微弧氧化的汽车空调配件的表面改性方法，包括以下步骤1、去除待加工配件的表面油脂，并且用砂轮机对配件表面进行打磨以去除其表面 的毛刺；2、将打磨好的配件置入微弧氧化槽中，经微弧氧化在配件表面形成一层致密的微 弧氧化膜层；微弧氧化时，电源的脉冲频率为600 800HZ，脉冲占空比为20%，正脉冲数为 20，负脉冲数为1，电流密度为5 20dm2，电压为0 350V，电解液温度为15 45°C，微弧 氧化的时间为5 45min ；微弧氧化的电解液包括硅酸盐7 llg/L，硼酸1. 5 4. 5g/L， 氢氧化钾0. 5 1. 2g/L，双氧水2. lml/L。进一步，步骤2中所述的微弧氧化时，电源的脉冲频率为800HZ，脉冲占空比为 20%，微弧氧化的时间为45min，微弧氧化的电压为350V，电解液温度为25 45°C。进一步，对配件表面的微弧氧化膜层测定厚度，检测耐蚀性，测试硬度，分析微弧 氧化膜层表面形貌、端面形貌及其相组成，检测微弧氧化膜层结合硬度。进一步，通过中性盐雾试验对陶瓷膜的耐蚀性进行检测。本发明的技术构思是通过微弧氧化使在汽车空调配件中铝和铝合金产品表面获 得耐磨、耐腐蚀、绝缘、装饰美观，并与基体结合良好的微弧氧化膜层；使产品具有表面光 亮，高耐磨、耐蚀性，使用寿命长等特点，同时微弧氧化工艺生产效率高，节水、节能，无公害 化。为汽车空调配件企业实现环保、节能，产品升级换代打好基础，扩大出口，提高经济效 益，从而增强企业竞争力。本发明具有节水、节能、环保，生产效率高的优点。
图1为微弧氧化工艺的流程2为微弧氧化膜层厚度与电流密度的关系图3为微弧氧化膜层厚度-电压-时间的关系曲线
图4为微弧氧化膜层的耐蚀性随频率的变化关系图5为微弧氧化膜层的厚度随频率的变化关系图6为微弧氧化膜层的厚度随反应时间的变化关系图7为微弧氧化膜层的耐腐蚀性随反应时间的变化关系图8为微弧氧化膜层的厚度随反应温度的变化关系
具体实施例方式参照附图，进一步说明本发明基于微弧氧化的汽车空调配件的表面改性方法，包括以下步骤1、去除待加工配件的表面油脂，并且用砂轮机对配件表面进行打磨以去除其表面 的毛刺；2、将打磨好的配件置入微弧氧化槽中，经微弧氧化在配件表面形成一层致密的微 弧氧化膜层；微弧氧化时，电源的脉冲频率为600 800HZ，脉冲占空比为20%，正脉冲数为 20，负脉冲数为1，电流密度为5 20dm2，电压为0 350V，电解液温度为15 45°C，微弧 氧化的时间为5 45min ；微弧氧化的电解液包括硅酸盐7 llg/L，硼酸1. 5 4. 5g/L， 氢氧化钾0. 5 1. 2g/L，双氧水2. lml/L。所述的微弧氧化膜层为陶瓷氧化膜。步骤2中所述的微弧氧化时，电源的脉冲频率为800HZ，脉冲占空比为20%，微弧 氧化的时间为45min，微弧氧化的电压为350V，电解液温度为25 45°C。对配件表面的微弧氧化膜层测定厚度，检测耐蚀性，测试硬度，分析微弧氧化膜层 表面形貌、端面形貌及其相组成，检测微弧氧化膜层结合硬度。本发明的技术构思是通过微弧氧化使在汽车空调配件中铝和铝合金产品表面获 得耐磨、耐腐蚀、绝缘、装饰美观，并与基体结合良好的微弧氧化膜层；使产品具有表面光 亮，高耐磨、耐蚀性，使用寿命长等特点，同时微弧氧化工艺生产效率高，节水、节能，无公害 化。为汽车空调配件企业实现环保、节能，产品升级换代打好基础，扩大出口，提高经济效 益，从而增强企业竞争力。微弧氧化膜层的制备受多方面因素的影响，主要有以下几点①电流密度；②氧 化电压；③氧化时的温度；④微弧氧化时间；⑤电源的频率。如图2所示，在相同氧化时间内，随着电流密度的增加，陶瓷膜的厚度也显著的增 加，试验中发现，随着电流密度的提高，表面放电也随之剧烈，弧光强度明显增强，在电流密 度为30A/dm2时，90min以后，工件表面局部放电的现象就比较严重，局部反应发生逆转而烧 蚀。试验表明电流密度应该选择在5-20A/dm2的范围内比较适宜。如图3所示，氧化膜的厚度随微弧氧化处理的终止电压的升高而增加；试样的表 面粗糙度也随微弧氧化处理的终止电压U终的升高而增加。因此为了提高氧化膜表面质 量，降低表面粗糙度，应选择较低的U终。然而，终止电压U终的降低又会导致氧化膜厚度 的降低。为了解决氧化膜层表面粗糙度与厚度之间的矛盾，可以通过延长微弧氧化处理的 时间以获得一定厚度的氧化膜，同时找出最佳的微弧氧化处理电压以降低表面粗糙度，这 样就可以获得表面质量好并具有一定厚度的氧化膜层。试验优化的结果，最终优化电压为350V以下。 为研究频率对膜层性能的影响，试验在恒流ΙΟΑ/dm2，氧化时间为45min下，选择膜厚、耐蚀性能作为考查指标，试验结果如图4、5所示。频率对氧化膜的耐腐蚀性具有重要的影响，而对氧化膜的厚度影响不大。在恒流 微弧氧化方式下，通过调节频率大小，观察膜厚、耐蚀性能的变化，发现当频率在一定范围 内不断升高时，氧化膜的耐腐蚀性呈现出逐渐增加的趋势，其厚度上下波动变化很小，氧化 膜较致密。因此通过调节频率的大小，可以控制氧化膜的致密性，进而提高其耐腐蚀性，但 是，当频率过高时，单位时间内的脉冲数就会过多，前一次被击碎的熔融的陶瓷小颗粒可能 还是熔融态，这样和下一次被击碎的熔融态小颗粒像两滴水合成一大滴水一样变成了大的 熔融态颗粒。冷凝后得到的膜层是由粗大的陶瓷颗粒组成的其耐蚀性能也就不好。因此在微弧氧化中，应控制频率在一定范围内，不能无限的升高。综合考虑取频率 为 800Hz ο如图6、7所示，从5min到45min的反应时间内，氧化膜的厚度增长迅速；45min后 氧化膜的厚度增长相对缓慢。这是因为在微弧氧化过程中，随着反应时间的延长，氧化膜厚 度逐渐增加，其耐击穿能力增强，击穿氧化膜继续反应变得困难，氧化膜表面上的弧点变弱 变稀，反应的程度明显减弱。当反应时间足够长，氧化膜的生长速度和溶解速度会建立一个 动态的平衡，氧化膜厚度就不会再增加。而膜的耐蚀性能与硬度都是随着反应时间的变化 先增加后降低，可能的原因是随着反应时间的延长膜的表面变的粗糙，致使膜层的耐蚀性 能和硬度有所下降。优化出氧化时间为45min。如图8所示，电解液温度在15°C至40°C范围内，随电解液温度升高，耐蚀性和膜层 厚度都有一个上升的趋势，而温度高于40°C膜的粗糙度变大，耐蚀性也在下降。这是因为， 温度越高，工件与溶液界面的水气化越厉害，成膜速度也越快，但其粗糙度随之增加。同时 温度越高，电解液蒸发也越快，溶液损耗严重。微弧氧化电解液温度应控制在25 °C至45 °C之间为宜。试验过程中，采用中性盐雾试验对陶瓷膜的耐腐蚀性能进行检测，盐雾试验温度 35°C，喷雾时间150h，检测结果Rp = 10(无缺陷)，肌=IOVsB (非常轻度腐蚀，肉眼难以 观测)。确定电解液配方的步骤包括(1)通过正交试验法确定硅酸盐的浓度。采用3因素4水平的正交实验法，按照 L9 (34)表1做9组试验，首先确定单组分KOH的浓度，然后在其中加入Na2SiO3并确定其浓 度。因为铝合金在碱性溶液里很溶液被腐蚀，当氢氧化钾的浓度大于1. 8g/L时，基体就会 严重失重几乎不能成膜，预确定该参数为0. 5,0. 8,1. 2g/L ；在其中加入硅酸钠浓度为7 llg/L时膜厚成线性增加，当浓度大于llg/L时膜厚增加缓慢，预确定该参数为7、9、llg/L; 再加入硼酸作为络合剂，还起到调节PH值的作用，但随着硼酸的加入起弧电压、电流也增 加，初步确定为1. 5、3、4. 5g/L。而强氧化剂对膜层性能影响不是太大，固定其为2. lml/L。表1 正交表 L9 (34)
权利要求
1.基于微弧氧化的汽车空调配件的表面改性方法，包括以下步骤1)、去除待加工配件的表面油脂，并且用砂轮机对配件表面进行打磨以去除其表面的 毛刺；2)、将打磨好的配件置入微弧氧化槽中，经微弧氧化在配件表面形成一层致密的微弧 氧化膜层；微弧氧化时，电源的脉冲频率为600 800HZ，脉冲占空比为20%，正脉冲数为 20，负脉冲数为1，电流密度为5 20dm2，电压为0 350V，电解液温度为15 45°C，微弧 氧化的时间为5 45min ；微弧氧化的电解液包括硅酸盐7 llg/L，硼酸1. 5 4. 5g/L， 氢氧化钾0. 5 1. 2g/L，双氧水2. lml/L。
2.如权利要求1所述的基于微弧氧化的汽车空调配件的表面改性方法，其特征在于 步骤2中所述的微弧氧化时，电源的脉冲频率为800HZ，脉冲占空比为20%，微弧氧化的时 间为45min，微弧氧化的电压为350V，电解液温度为25 45°C。
3.如权利要求1或2所述的基于微弧氧化的汽车空调配件的表面改性方法，其特征在 于对配件表面的微弧氧化膜层测定厚度，检测耐蚀性，测试硬度，分析微弧氧化膜层表面 形貌、端面形貌及其相组成，检测微弧氧化膜层结合硬度。
4.如权利要求3所述的基于微弧氧化的汽车空调配件的表面改性方法，其特征在于 通过中性盐雾试验对陶瓷膜的耐蚀性进行检测。
全文摘要
基于微弧氧化的汽车空调配件的表面改性方法，包括去除待加工配件的表面油脂，并且用砂轮机对配件表面进行打磨以去除其表面的毛刺；将打磨好的配件置入微弧氧化槽中，经微弧氧化在配件表面形成一层致密的微弧氧化膜层；微弧氧化时，电源的脉冲频率为600～800HZ，脉冲占空比为20％，正脉冲数为20，负脉冲数为1，电流密度为5～20dm2，电压为0～350V，电解液温度为15～45℃，微弧氧化的时间为5～45min；微弧氧化的电解液包括硅酸盐7～11g/L，硼酸1.5～4.5g/L，氢氧化钾0.5～1.2g/L，双氧水2.1ml/L。本发明具有节水、节能、环保，生产效率高的优点。
文档编号C25D11/02GK102108538SQ200910156658
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者刘远彬 申请人:刘远彬