一种激光熔覆封闭铝合金阳极氧化膜的方法
【专利摘要】一种激光熔覆封闭铝合金阳极氧化膜的方法，该方法的特点是：（1）将铝合金阳极氧化膜在装有酒精的超声波清洗器中清洗；（2）将专用铝合金粉末球磨成粒径为2~10微米的熔覆粉末，然后在充有氩气的密封室内进行激光熔覆处理，实现铝合金阳极氧化膜的封闭。本发明采用专用的铝合金粉末，使用激光熔覆技术将其熔化，发生复杂的冶金化学反应后，快速凝固形成的熔覆层能够有效地封闭铝合金阳极氧化膜。因此，本发明的方法效率高、成本低，可以使铝合金阳极氧化膜的致密性提高到98%以上，从而极大地提高铝合金阳极氧化膜的装饰性、耐蚀性与使用寿命。
【专利说明】
一种激光熔覆封闭铝合金阳极氧化膜的方法
技术领域
[0001]本发明属于材料科学与表面工程技术领域，特别涉及一种激光熔覆封闭铝合金阳极氧化膜的方法。
【背景技术】
[0002]铝合金具有密度小、强度高、易加工、价格低廉等优点，在工业领域具有十分广泛的应用。但是，铝合金在酸碱溶液或与其他高电位的金属接触时易发生腐蚀，极大地限制了其应用范围。因此，对铝合金进行表面处理，提高其耐蚀性能具有十分重要的意义。
[0003]—般而言，对铝合金表面进行阳极氧化与封闭处理，不仅可以提高铝合金的装饰性、抗污性与耐蚀性，而且可以赋予铝合金表面的阳极氧化膜一定的功能性。目前，对铝合金阳极氧化膜进行封闭处理的方法主要有:高温水蒸气封闭，以NiF2为主的常温封闭，以铬酸盐、硅酸盐等为主的无机盐封闭，利用硬脂酸等为主的有机酸封闭。尽管这些方法在一定程度上能够对铝合金表面阳极氧化膜进行封闭处理，但是这些方法的加工效率偏低，不同程度上存在环境污染，以及得到的封闭膜柔性性较差、封孔率不高导致铝合金耐蚀性较差等问题。
[0004]激光熔覆是一种新的表面改性技术，它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之快速熔化，当激光束扫描过后快速凝固形成熔覆层，该方法具有绿色环保、自动化程度高、制备的材料组织细小且致密等优点。但是，使用激光覆专用铝合金粉末封闭铝合金阳极氧化膜的方法还未见文献报道。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种激光熔覆封闭铝合金阳极氧化膜的方法。本发明是这样来实现的，其方法与步骤为:
(1)将铝合金阳极氧化膜在装有酒精的超声波清洗器中清洗；
(2)熔覆粉末的制备:将专用铝合金粉末放置于高能球磨机内进行机械合金化处理，获得粒径为2?10微米以及物相主要由α-Al、A12Cu与富Sn组成的熔覆粉末；
(3)将熔覆粉末预置于铝合金阳极氧化膜表面，在充有氩气的密封室内进行激光熔覆处理，实现铝合金阳极氧化膜的封闭。
[0006]本发明在进行所述的步骤(2)时，专用铝合金粉末的化学成分为:Si3.0-15.0wt.%，B 2.0?5.0 wt.%，Ce〇2 0.2?1.0 wt.%，Ni 0.5?1.8 wt.%，Cu 5.0?10.0 wt.%，Sn15.0?30.0 wt.%，余量为Al;球磨工艺参数为:转速400?450转/分，时间为10?15小时，球磨过程中使用直径为2?1mm的不锈钢球，不锈钢球与专用铝合金粉末的质量比为8:1，使用液氮保护，防止专用铝合金粉末氧化；
本发明在进行所述的步骤(3)时，熔覆粉末的预置厚度为0.5?1.0mm;在充有氩气的密封室内进行激光熔覆的工艺参数为:半导体激光器功率0.5?0.8kW，光斑直径15_ X 5_，扫描速度 300?480mm/min。
[0007]与现有的技术相比，本发明的优点是:采用基于专用铝合金粉末的激光熔覆封闭铝合金阳极氧化膜的方法属于无污染、自动化程度高的绿色制造技术，效率高、成本低，可以使铝合金阳极氧化膜的致密性提高到98%以上，从而极大地提高铝合金阳极氧化膜的装饰性、耐蚀性与使用寿命。
【具体实施方式】
[0008]实施例1
采用激光恪覆技术对LY6招合金阳极氧化膜进行封闭处理，试样尺寸为150_ X 80_ X5 _(长X宽X高)，经检测:经过激光熔覆封闭处理的LY6铝合金阳极氧化膜的孔隙率小于5%，具体实施过程如下:
(1)将铝合金阳极氧化膜在装有酒精的超声波清洗器中清洗；
(2)熔覆粉末的制备:将专用铝合金粉末放置于高能球磨机内进行机械合金化处理，获得平均粒径约为2微米以及物相主要由Ct-AKAl2Cu与富Sn组成的熔覆粉末;专用铝合金粉末的化学成分为:Si 3.0-15.0 wt.%,B 2.0-5.0 wt.%,CeO2 0.2-1.0 wt.%,Ni 0.5-1.8wt.%,Cu 5.0-10.0 wt.%,Sn 15.0-30.0 wt.%，余量为Al;球磨工艺参数为:转速400转/分，时间为15小时，球磨过程中使用直径为2?1mm的不锈钢球，不锈钢球与专用铝合金粉末的质量比为8:1，使用液氮保护，防止专用铝合金粉末氧化；
(3)将熔覆粉末预置于铝合金阳极氧化膜表面，在充有氩气的密封室内进行激光熔覆处理，实现铝合金阳极氧化膜的封闭；熔覆粉末的预置厚度为0.5_;在充有氩气的密封室内进行激光熔覆的工艺参数为:半导体激光器功率0.5kff，光斑直径15mm X 5mm，扫描速度300mm/mino
[0009]实施例2
采用激光恪覆技术对2A12招合金阳极氧化膜进行封闭处理，试样尺寸为120mm X 60mmX 4mm(长X宽X高)，经检测:经过激光熔覆封闭处理的2A12铝合金阳极氧化膜的孔隙率小于3%，具体实施过程如下:
(1)将铝合金阳极氧化膜在装有酒精的超声波清洗器中清洗；
(2)熔覆粉末的制备:将专用铝合金粉末放置于高能球磨机内进行机械合金化处理，获得平均粒径约为5微米以及物相主要由Ct-AKAl2Cu与富Sn组成的熔覆粉末;专用铝合金粉末的化学成分为:Si 3.0-15.0 wt.%,B 2.0-5.0 wt.%,CeO2 0.2-1.0 wt.%,Ni 0.5-1.8wt.%,Cu 5.0-10.0 wt.%,Sn 15.0-30.0 wt.%，余量为Al;球磨工艺参数为:转速420转/分，时间为12小时，球磨过程中使用直径为2?1mm的不锈钢球，不锈钢球与专用铝合金粉末的质量比为8:1，使用液氮保护，防止专用铝合金粉末氧化；
(3)将熔覆粉末预置于铝合金阳极氧化膜表面，在充有氩气的密封室内进行激光熔覆处理，实现铝合金阳极氧化膜的封闭；熔覆粉末的预置厚度为0.8_;在充有氩气的密封室内进行激光熔覆的工艺参数为:半导体激光器功率0.65kW，光斑直径15mm X 5mm，扫描速度400mm/mino
[0010]实施例3
采用激光恪覆技术对ZAlCu5Mn招合金阳极氧化膜进行封闭处理，试样尺寸为100mm X50mmX 3mm(长X宽X高)，经检测:经过激光熔覆封闭处理的ZAlCu5Mn铝合金阳极氧化膜的孔隙率小于2%，具体实施过程如下:
(1)将铝合金阳极氧化膜在装有酒精的超声波清洗器中清洗；
(2)熔覆粉末的制备:将专用铝合金粉末放置于高能球磨机内进行机械合金化处理，获得平均粒径约为10微米以及物相主要由α-AUAhCu与富Sn组成的熔覆粉末;专用铝合金粉末的化学成分为:Si 3.0-15.0 wt.%,B 2.0-5.0 wt.%,CeO2 0.2-1.0 wt.%,Ni 0.5-1.8wt.%,Cu 5.0-10.0 wt.%,Sn 15.0-30.0 wt.%，余量为Al;球磨工艺参数为:转速450转/分，时间为10小时，球磨过程中使用直径为2?1mm的不锈钢球，不锈钢球与专用铝合金粉末的质量比为8:1，使用液氮保护，防止专用铝合金粉末氧化；
(3)将熔覆粉末预置于铝合金阳极氧化膜表面，在充有氩气的密封室内进行激光熔覆处理，实现铝合金阳极氧化膜的封闭；熔覆粉末的预置厚度为1.0mm;在充有氩气的密封室内进行激光熔覆的工艺参数为:半导体激光器功率0.8kW，光斑直径15mm X 5 mm，扫描速度480mm/mino
【主权项】
1.一种激光熔覆封闭铝合金阳极氧化膜的方法，其方法与步骤为: (1)将铝合金阳极氧化膜在装有酒精的超声波清洗器中清洗； (2)熔覆粉末的制备:将专用铝合金粉末放置于高能球磨机内进行机械合金化处理，获得粒径为2?10微米以及物相主要由α-Al、A12Cu与富Sn组成的熔覆粉末； (3)将熔覆粉末预置于铝合金阳极氧化膜表面，然后在充有氩气的密封室内进行激光熔覆处理，实现铝合金阳极氧化膜的封闭。2.根据权利要求1所述的一种激光熔覆封闭铝合金阳极氧化膜的方法，其特征在于:步骤(2)中，专用铝合金粉末的化学成分为:Si 3.0-15.0 wt.%，B 2.0-5.0 wt.%，Ce02 0.2-.1.0 wt.%，Ni 0.5-1.8 wt.%，Cu 5.0-10.0 wt.%，Sn 15.0-30.0 wt.%，余量为Al;球磨工艺参数为:转速400?450转/分，时间为1?15小时，球磨过程中使用直径为2?I Omm的不锈钢球，不锈钢球与专用铝合金粉末的质量比为8:1，使用液氮保护，防止专用铝合金在球磨过程中氧化。3.根据权利要求1所述的一种激光熔覆封闭铝合金阳极氧化膜的方法，其特征在于:步骤(3)中，熔覆粉末的预置厚度为0.5?1.0mm;激光熔覆的工艺参数为:半导体激光器功率.0.5~0.8 k W，光斑官径 1 ??麵 X 5mm，扫描速度 300~480mm/min。
【文档编号】C25D11/24GK106086988SQ201610645683
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月9日 公开号201610645683.5, CN 106086988 A, CN 106086988A, CN 201610645683, CN-A-106086988, CN106086988 A, CN106086988A, CN201610645683, CN201610645683.5
【发明人】周圣丰, 戴晓琴, 王梅丰, 雷剑波, 郭津博, 顾振杰
【申请人】天津工业大学