本发明涉及一种汽车发电机端盖的加工工艺，属于汽车配件的加工技术领域。
背景技术：
发电机是指将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。汽车用发电机是汽车的主要电源，其功用是在发动机正常运转时，向除启动机之外的所有用电设备供电，同时给蓄电池充电；通常发电机前后端为前端盖和后端盖装配在一起，前端盖和后端盖起着支撑转子、定子、整流器和电刷组件的作用。发电机端盖性能的好坏对其能否正常工作以及其使用寿命的影响很大。因此这就要求发电机端盖不仅具有良好机械性能和力学性能，且具有良好的耐温性、耐腐蚀性等。本行业的研发员还致力于研究出更加具有优势的发电机端盖。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一直可以加工得到高硬度、高耐磨、高耐腐蚀性的汽车发电机端盖的加工工艺。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种汽车发电机端盖的加工工艺，所述的加工工艺包括如下步骤：将成型得到的发电机端盖坯件先超声清洗；再作为阳极，浸入电解液中，在超声振动的作用下进行阳极氧化，在坯件表面形成膜层；最后进行固溶处理和振动时效，得汽车发电机端盖成品。
在上述汽车发电机端盖的加工工艺中，发电机端盖坯件由如下方法制得：将微纳石墨烯片在溶剂中先超声振荡，然后加入合金粉，充分混合后先干燥，再在压力作用下成型得发电机端盖生坯，最后烧结得发电机端盖坯件。本发明发电机端盖在合金粉中掺入有微纳石墨烯片，微纳石墨烯片不仅细化铝合金复合材料的晶粒，产生高位错密度和晶格畸变，提高端盖的硬度，同时它的自润滑性降低发电机端盖的摩擦因数，进一步提高了发电机端盖的耐摩擦性能。
作为优选，每g微纳石墨烯片溶于30-50ml的溶剂。微纳石墨烯片在溶剂中超声分散，改善分散性能，溶剂较少时，对微纳石墨烯片的分散效果改善有限导致端盖坯件的烧成性能无法得到提高，溶剂的添加量较多时，烧成过程中溶剂的挥发使得涂层产生气孔，影响端盖坯件的抗性。
进一步优选，所述的溶剂为乙醇、油酸乙酯的混合溶液，乙醇与油酸乙酯的体积比为(4-8):1。
进一步优选，超声振荡的频率为20-30khz，超声振荡的时间为5-15min。
进一步优选，所述的合金粉为：硅粉：3-10份、mns：5-10份、镍粉：2-5份、钴粉：2-6份、镁粉：5-8份、铜粉：3-5份、be粉：0.5-2份、铝粉300-600份。进一步优选，所述的合金粉的粒径为20-80μm。在本发明发电机端盖坯件合金粉配伍合理，通过这些成分之间产生的协同作用，得到具有良好的力学性能和机械性能的发动机端盖本体，显著提高发动机端盖的耐磨性、耐腐蚀性以及耐热性，进而提高发动机端盖的使用寿命。其中特别配伍的be粉配合后面的振动时效处理，可以显著提高时效硬度。而控制材料的粒径对于铝合金中的晶粒细化有直接的作用，而晶粒细化是使合金具有高强度兼有高韧性、低脆性转变温度特性的关键。
进一步优选，压力成型中的压力为10-30mpa。
进一步优选，烧结在真空或惰性氛围下进行，烧结的温度为720-780℃下烧结20-30min。
在本发明发电机端盖坯件的制备中无论是成型的压力还是烧结的温度均比现有普通铝合金成型要高，其原因在于，本发明发电机端盖坯件中不仅合理配比了合金粉：添加了适量的pt粉、be粉，还在合金粉中添加有微纳石墨烯片，再配合高压力、较高烧结温度，共同作用提高发电机端盖坯件的硬度、耐磨性和耐高温性。
在上述汽车发电机端盖的加工工艺中，超声清洗、阳极氧化中超声处理的频率均为20-30khz。在本发明中，无论是清洗还是阳极氧化中都伴有超声处理，使清洗和阳极氧化都更加彻底。若超声频率小于20khz，无法使溶液分子产生足够的振动，影响效果；若超声频率高于30khz，阳极氧化过程中电解液中的分子振动过于剧烈，分子反而不能在坯件表面形成较好的膜。
在上述汽车发电机端盖的加工工艺中，电解液为：硫酸100-150g/l、磷酸10-20g/l、草酸15-25g/l、盐酸20-40g/l、甘油50-60g/l、己二酸铵100-120g/l、吡咯60-80g/l、草酸钴3-6g/l、锡酸钠20-40g/l。本发明在传统较为单一的酸性电解液的基础上，不仅通过几种酸复合，还特殊添加了吡咯以及锡酸钠，在实际通电过程中，吡咯经钴离子的催化作用，在氧化层生成的同时，混入氧化层中，形成聚吡咯-氧化层的复合结构，并能使得复合结构上的微孔大小更均匀，分布更合理；锡酸钠使溶液的ph值升高，促进发电机端盖表面发生钝化，使铝合金孔蚀电位eb和自腐蚀电位ecorr的差值增大，因此降低了铝合金的孔蚀敏感性，提高端盖的耐腐蚀性能。
在上述汽车发电机端盖的加工工艺中，阳极氧化时电解液的温度为20-30℃，外接直流电，通电电压为20-30v，通电时间为20-30min。直流电的通电方式必须为直流稳压以保证膜层的连续性、均匀性，若通电时间小于20min，膜层的厚度不足，无法很好地保护端盖坯件，而通电时间大于30min，则膜层厚度过大，易造成端盖坯件厚度减小，破坏端盖结构。
作为优选，在通电的前半段时间内电解液的温度为25-30℃，在通电的后半段时间内电解液的温度为20-25℃。本发明前半段时间内的温度高于后半段时间的温度其原因在于前半段时间内利用较高温度在端盖坯件表面快速形成膜层，在后半段需要缓慢地完善形成的膜层，使其更加均匀、连续。
在上述汽车发电机端盖的加工工艺中，固溶处理为将具有膜层的汽车发电机端盖坯件先在440-450℃下保温10-15h，随炉冷却，然后再升温至500-520℃保温2-3h，然后空冷至室温。
在上述汽车发电机端盖的加工工艺中，时效处理分三阶段进行，第一阶段的处理温度为180-200℃，保温时间为10-15min，第二阶段的处理温度为200-220℃，保温时间为8-12min，第三阶段的处理温度为220-240℃，保温时间为5-8min；时效中的振动功率为1-2kw。
本发明在阳极氧化处理后配合两阶段的固溶处理和三阶段的时效处理，且时效处理还伴随着振动，使位错组态重新分布，使位错密度增加，使高残应力明显降低，使残余应力均匀化，同时提高膜层与配体之间的结合力。众所周知，若处理温度过高，会使端盖的硬度降低，这是因为膜层形成的过程是在较低温度下进行的过程，在这一过程中形成的空位、间隙原子(如h原子)等点缺陷、位错等线缺陷密度都很高，同时晶粒间的大量晶界，以及存在的非晶体，均会使得膜层有很高的硬度。因此，本发明膜层通过上述两阶段的固溶处理和三阶段的振动时效处理，使膜层光亮、平整、细密，表面无起皮、脱落等现象，显著提高发电机端盖的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明发电机端盖的加工中，无论是清洗、阳极氧化还是时效处理均伴随着超声振动处理，共同作用进一步提高发电机端盖的综合性能。
2.本发明发电机端盖采用特定的材料，在合金粉中掺入微纳石墨烯片，进一步提高发电机端盖的硬度和耐摩擦性能。
3.本发明发电机端盖材料中的铝合金合金粉不仅含有适量的硅粉、mns、镍粉、钴粉、镁粉、铜粉，还含有be粉，通过这些成分之间产生的协同作用，得到具有良好的力学性能和机械性能的发动机端盖本体，显著提高发动机端盖的耐磨性、耐腐蚀性以及耐热性，进而提高发动机端盖的使用寿命。
4.本发明发电机端盖进行阳极氧化的电解液不仅通过几种酸复合，还特殊添加了吡咯以及锡酸钠，并通过分段控温的方法使端盖坯件表面形成均匀、连续的膜层，进一步提高端盖的硬度和耐腐蚀性能。
5.本发明在阳极氧化处理后配合两阶段的固溶处理和三阶段的时效处理，且时效处理还伴随着振动，使位错组态重新分布，使位错密度增加，使高残应力明显降低，使残余应力均匀化，同时提高膜层与配体之间的结合力。
6.本发明在加工过程每一步的共同作用下制得硬度、耐磨、耐腐蚀性能都较好的发电机端盖。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
一种汽车发电机端盖的加工工艺，所述的加工工艺包括如下步骤：将1g微纳石墨烯片溶于36ml乙醇和6ml油酸乙酯的混合溶剂中，先超声振荡10min，超声频率为25khz，然后加入粒径为50μm的合金粉：硅粉：6份、mns：8份、镍粉：3份、钴粉：4份、镁粉：6份、铜粉：4份、be粉：1份、铝粉500份，充分混合后先干燥，再在20mpa的压力作用下成型得发电机端盖生坯，然后在真空或惰性氛围下，750℃下烧结25min，得发电机端盖坯件。
将成型得到的发电机端盖坯件先超声清洗，超声频率为25khz。再将发电机端盖坯件作为阳极，浸入电解液：硫酸120g/l、磷酸15g/l、草酸20g/l、盐酸30g/l、甘油55g/l、己二酸铵110g/l、吡咯70g/l、草酸钴4g/l、锡酸钠30g/l，在超声振动的作用下进行阳极氧化使坯件表面形成膜层，超声频率也为25khz，阳极氧化时外接直流电，通电电压为25v，前12min内电解液的温度为28℃，后12min内电解液的温度为22℃。
将表面具有膜层的发电机端盖先在445℃下保温12h，随炉冷却，然后再升温至510℃保温2.5h，然后空冷至室温；接着进行三阶段的振动时效处理，第一阶段的处理温度为190℃，保温时间为12min，第二阶段的处理温度为210℃，保温时间为10min，第三阶段的处理温度为230℃，保温时间为6min；时效中的振动功率为1.5kw。
实施例2
一种汽车发电机端盖的加工工艺，所述的加工工艺包括如下步骤：将1g微纳石墨烯片溶于25ml乙醇和5ml油酸乙酯的混合溶剂中，先超声振荡8min，超声频率为22khz，然后加入粒径为60μm的合金粉：硅粉：4份、mns：9份、镍粉：3份、钴粉：5份、镁粉：6份、铜粉：4份、be粉：1.5份、铝粉400份，充分混合后先干燥，再在15mpa的压力作用下成型得发电机端盖生坯，然后在真空或惰性氛围下，730℃下烧结28min，得发电机端盖坯件。
将成型得到的发电机端盖坯件先超声清洗，超声频率为22khz。再将发电机端盖坯件作为阳极，浸入电解液：硫酸140g/l、磷酸12g/l、草酸18g/l、盐酸35g/l、甘油52g/l、己二酸铵115g/l、吡咯65g/l、草酸钴5g/l、锡酸钠25g/l，在超声振动的作用下进行阳极氧化使坯件表面形成膜层，超声频率也为22khz，阳极氧化时外接直流电，通电电压为22v，前10min内电解液的温度为25℃，后10min内电解液的温度为20℃。
将表面具有膜层的发电机端盖先在445℃下保温14h，随炉冷却，然后再升温至510℃保温2h，然后空冷至室温；接着进行三阶段的振动时效处理，第一阶段的处理温度为190℃，保温时间为14min，第二阶段的处理温度为220℃，保温时间为10min，第三阶段的处理温度为230℃，保温时间为6min；时效中的振动功率为1.2kw。
实施例3
一种汽车发电机端盖的加工工艺，所述的加工工艺包括如下步骤：将1g微纳石墨烯片溶于45ml乙醇和5ml油酸乙酯的混合溶剂，先超声振荡12min，超声频率为28khz，然后加入粒径为30μm的合金粉：硅粉：9份、mns：6份、镍粉：5份、钴粉：2份、镁粉：7份、铜粉：3份、be粉：0.8份、铝粉550份，充分混合后先干燥，再在25mpa的压力作用下成型得发电机端盖生坯，然后在真空或惰性氛围下，770℃下烧结22min，得发电机端盖坯件。
将成型得到的发电机端盖坯件先超声清洗，超声频率为28khz。
再将发电机端盖坯件作为阳极，浸入电解液：硫酸120g/l、磷酸18g/l、草酸22g/l、盐酸25g/l、甘油58g/l、己二酸铵112g/l、吡咯75g/l、草酸钴4g/l、锡酸钠35g/l，在超声振动的作用下进行阳极氧化使坯件表面形成膜层，超声频率也为28khz，阳极氧化时外接直流电，通电电压为28v，前15min内电解液的温度为30℃，后15min内电解液的温度为25℃。
将表面具有膜层的发电机端盖先在440℃下保温15h，随炉冷却，然后再升温至520℃保温2h，然后空冷至室温；接着进行三阶段的振动时效处理，第一阶段的处理温度为180℃，保温时间为13min，第二阶段的处理温度为210℃，保温时间为11min，第三阶段的处理温度为220℃，保温时间为7min；时效中的振动功率为1.8kw。
实施例4
一种汽车发电机端盖的加工工艺，所述的加工工艺包括如下步骤：将1g微纳石墨烯片溶于0ml的油酸乙酯中，先超声振荡15min超声频率为30khz，然后加入粒径为20μm的合金粉：硅粉：3份、mns：10份、镍粉：2份、钴粉：6份、镁粉：5份、铜粉：5份、be粉：0.5份、铝粉600份，充分混合后先干燥，再在30mpa的压力作用下成型得发电机端盖生坯，然后在真空或惰性氛围下，在780℃下烧结20min，得发电机端盖坯件。
将成型得到的发电机端盖坯件先超声清洗，超声频率为30khz。再将发电机端盖坯件作为阳极，浸入电解液：硫酸100g/l、磷酸20g/l、草酸15g/l、盐酸40g/l、甘油50g/l、己二酸铵120g/l、吡咯60g/l、草酸钴6g/l、锡酸钠20-g/l，在超声振动的作用下进行阳极氧化使坯件表面形成膜层，超声频率也为30khz，阳极氧化时电解液的温度为30℃，外接直流电，通电电压为30v，通电时间为20min。
将表面具有膜层的发电机端盖先在440℃下保温15h，随炉冷却，然后再升温至500℃保温3h，然后空冷至室温；接着进行三阶段的振动时效处理，第一阶段的处理温度为180℃，保温时间为15min，第二阶段的处理温度为200℃，保温时间为12min，第三阶段的处理温度为220℃，保温时间为8min；时效中的振动功率为1kw。
实施例5
一种汽车发电机端盖的加工工艺，所述的加工工艺包括如下步骤：将1g微纳石墨烯片溶于30ml的乙醇中，先超声振荡5min超声频率为20khz，然后加入粒径为80μm的合金粉：硅粉：10份、mns：5份、镍粉：5份、钴粉：2份、镁粉：8份、铜粉：3份、be粉：2份、铝粉300份，充分混合后先干燥，再在10mpa的压力作用下成型得发电机端盖生坯，然后在真空或惰性氛围下，在720℃下烧结30min，得发电机端盖坯件。
将成型得到的发电机端盖坯件先超声清洗，超声频率为20khz。再将发电机端盖坯件作为阳极，浸入电解液：硫酸150g/l、磷酸10g/l、草酸25g/l、盐酸20g/l、甘油60g/l、己二酸铵100g/l、吡咯80g/l、草酸钴3g/l、锡酸钠40g/l，在超声振动的作用下进行阳极氧化使坯件表面形成膜层，超声频率也为20khz，阳极氧化时电解液的温度为20℃，外接直流电，通电电压为20v，通电时间为30min。
将表面具有膜层的发电机端盖先在450℃下保温10h，随炉冷却，然后再升温至520℃保温2h，然后空冷至室温；接着进行三阶段的振动时效处理，第一阶段的处理温度为200℃，保温时间为10min，第二阶段的处理温度为220℃，保温时间为8min，第三阶段的处理温度为240℃，保温时间为5min；时效中的振动功率为2kw。
实施例6
与实施例1的区别仅在于，该实施例中汽车发电机端盖坯件中并不掺入微纳石墨烯片，即将合金粉末在压力作用下直接成型得坯件，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例7
与实施例1的区别仅在于，该实施例汽车发电机端盖坯件的合金粉中不含有be粉，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例8
与实施例1的区别仅在于，该实施例电解液中的磷酸、草酸均换成硫酸，即电解液中的酸仅为125-195g/l的硫酸以及盐酸20-40g/l，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例9
与实施例1的区别仅在于，该实施例电解液中不含有吡咯，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例10
与实施例1的区别仅在于，该实施例电解液中不含有锡酸钠，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例11
与实施例1的区别仅在于，该实施例阳极氧化处理为恒温，即阳极氧化处理时电解液的温度为28℃，处理时间为24min，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例12
与实施例1的区别仅在于，该实施例中的固溶处理为直接一步升温至510℃保温14.5h，即不分两阶段处理，其他与实施例1相同，此处不再累述。
实施例13
与实施例1的区别仅在于，时效处理为一步处理，不分三阶段处理，即加热至230℃保温28min，其他与实施例1相同，此处不再累述。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，该对比例中时效处理过程中并没有振动处理。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，该对比例中阳极氧化过程中并没有振动处理。
对比例3
与实施例1的区别仅在于，该对比例中阳极氧化过程以及时效处理过程中都并没有振动处理。
将实施例1-13及对比例1-3中加工得到的汽车发电机端盖进行性能测试，测试结果如表1所示。
硬度测试所加载荷为9.8n，加载时间10s，结果为5次测定数据的平均值。
结合力：在发电机端盖样品表面上划出5-6条彼此间距1mm的平行线，深达基体金属，再划出5-6条与此垂直的平行线，在直线交叉处检查有无膜层起皮、剥落现象。
耐蚀性：将发电机端盖样品在温度为35±1℃，湿度大于95的条件下，用ph值为5的溶液浸泡24h，取出测试发电机端盖样品表面出现锈蚀的时间，结果为5次测定数据的平均值。
表1：实施例1-13和对比例1-3汽车发电机端盖性能测试结果
综上所述，本发明汽车发电机端盖在加工过程每一步的共同作用下，显著提高发电机端盖的硬度、耐磨性、耐温性以及耐腐蚀性能。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内，并且本发明方案所有涉及的参数间如未特别说明，则相互之间不存在不可替换的唯一性组合。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。