专利名称：铝合金轮胎模具的复合表面处理方法
技术领域：
本发明提供一种铝合金轮胎模具的复合表面处理方法，属于表面工程技术领域。
背景技术：
近年来，随着汽车制造行业的迅速崛起，轮胎模具制造业面临着前所未有的发展机遇，铝制轮胎模具也得到了广泛的应用。但单一铝制轮胎模具的表面性能，诸如硬度、耐磨性、抗氧化性能达不到应用的要求。因此，常采用表面改性技术来提高铝制轮胎模具的机械性能和使用寿命。
目前，铝制轮胎模具表面处理技术主要有阳极氧化、硬质阳极氧化以及一些其他的涂装膜层。对于铝制轮胎模具的阳极氧化，虽然在表面形成一层氧化膜，该氧化膜在一定程度上提高了铝制轮胎模具的机械性能，但所制备的氧化膜层较薄，与基体的结合力较小，表面硬度一般在300HV左右，只能在很短的时间内对铝制轮胎模具起保护作用；而硬质阳极氧化制备的氧化膜层较普通阳极氧化膜层的硬度有了一定提高，可达450HV，但其工艺要求较为严格，一般电解液的温度须控制在5°C以下。无论普通阳极氧化还是硬质阳极氧化，所用电解液均为酸性电解液，对环境都有一定的污染危害；对铝制轮胎模具的涂装涂层，一般为有机树脂涂层，其需要较高的固化温度，可能会引起轮胎模具的变形，该方法很少应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能克服上述工艺方法的缺陷，在增强模具表面强度和抗腐蚀能力的同时，能降低表面的粘黏性，以便于脱模方便的铝合金轮胎模具的复合表面处理方法。其技术方案为一种铝合金轮胎模具的复合表面处理方法，其特征在于采用以下步骤1)配制碱性电解液，2)对轮胎模具进行微弧氧化，3)封孔。所述的铝合金轮胎模具的复合表面处理方法，步骤I)中，碱性电解液的PH值为
8 12，电解液中硅酸钠的浓度为6g/L 10g/L，六偏磷酸钠的浓度为25g/L 35g/L，氢氧化钠的浓度为0. 8g/L I. 5g/L，钨酸钠的浓度为6g/L 10g/L，硝酸镧的浓度为0. 5g/L 0. 6g/L,过氧化氢的浓度为0. 4g/L lg/L,其余为去离子水。所述的铝合金轮胎模具的复合表面处理方法，步骤2)中，先将铝合金轮胎模具不需要处理部分用耐高压胶带覆盖，然后浸入到步骤I)配制的碱性电解液中，电解液温度控制在30 45°C的范围；模具作阳极，不锈钢作阴极，施加电压，电压峰值高达500 600V，电流密度为5A/dm2 15A/dm2，脉冲频率为500HZ 1000HZ，占空比8% 20%，处理时间为45 60min，在铝合金轮胎模具表面即生成一层厚度为20 30 的陶瓷膜。所述的铝合金轮胎模具的复合表面处理方法，步骤3)中，封孔所用涂料的重量组分为聚氨酯树脂100份，聚乙烯蜡和聚四氟乙烯的化合物22 49份，丙酮132 175份，二甲苯60 90份，环乙酮35 48份，助剂5 20份，其中助剂采用三氧化二锑、三聚氰胺、三聚氰胺酯络化合物中的一种或两种的任意组成；封孔采用浸溃-提拉法，将微弧氧化后的轮胎模具浸入上述涂料中，浸溃30s 75s后均匀提拉取出，晾干。本发明与现有技术相比，其优点在于I、采用微弧氧化技术对铝制轮胎模具工作型腔面进行氧化处理，形成一层具有双层类陶瓷结构的三氧化铝膜层外层为疏松层，存在较多的孔洞和微裂纹，内层为致密层，该膜层硬度可高达1100HV 1800HV，甚至达到3000HV，同时与基体结合力大；2、封孔所用涂料采用常温固化不粘涂料，通过浸溃-提拉法对微弧氧化后的轮胎模具进行封孔，在保证微弧氧化膜层性能不受影响的前提下，通过封孔在表面形成一层很薄的不粘性涂层，提高了模具表面的光洁度和防粘性能，有利于轮胎模具在使用过程进行脱模。
图I是本发明实施例微弧氧化后的表面形貌图；图2是本发明实施例封孔后的表面形貌图。具体实施方法下面结合实施例对本发明进一步详细说明。实施例I :配制碱性电解液碱性电解液的PH值为8，电解液中硅酸钠的浓度为6g/L，六偏磷酸钠的浓度为25g/L，氢氧化钠的浓度为O. 8g/L，钨酸钠的浓度为6g/L，硝酸镧的浓度为O. 5g/L,过氧化氢的浓度为O. 4g/L,其余为去离子水。对轮胎模具进行微弧氧化先将铝合金轮胎模具不需要处理部分用耐高压胶带覆盖，然后浸入到上述碱性电解液中，电解液温度控制在30°C ;模具作阳极，不锈钢作阴极，施加电压，电压峰值高达500 600V，电流密度为5A/dm2，脉冲频率为500HZ，占空比8%，处理时间为45min，在铝合金轮胎模具表面即生成一层厚度均匀的陶瓷膜。用TT260涂层测厚仪侧得五个不同位置的厚度值分别为20. 4μπι、21· 2μπι、21· 5μπι、20· 7μπι、20· 3μπι，平均厚度为20. 82 μ m。用显微硬度计测得硬度在750 1000HV之间，平均硬度为850HV。封孔封孔所用涂料的重量组分为聚氨酯树脂100份，聚乙烯蜡和聚四氟乙烯的化合物22份，丙酮132份，二甲苯60份，环乙酮35份，三氧化二锑5份；封孔采用浸溃-提拉法，将微弧氧化后的轮胎模具浸入上述涂料中，浸溃30s后均匀提拉取出，晾干。采用胶带纸拉伸法侧得五个不同位置的粘结力分别为3. 75N/Cm2、4N/Cm2、4N/Cm2、4. 25N/cm2、3. 75N/cm2，平均为3. 85N/cm2,5% NaCl盐雾试验500小时以上无腐蚀现象。实施例2 配制碱性电解液碱性电解液的PH值为10，电解液中硅酸钠的浓度为8g/L，六偏磷酸钠的浓度为30g/L，氢氧化钠的浓度为I. 2g/L，钨酸钠的浓度为8g/L，硝酸镧的浓度为O. 5g/L，过氧化氢的浓度为O. 7g/L，其余为去离子水。 对轮胎模具进行微弧氧化先将铝合金轮胎模具不需要处理部分用耐高压胶带覆盖，然后浸入到上述碱性电解液中，电解液温度控制在40°C ;模具作阳极，不锈钢作阴极，施加电压，电压峰值高达500 600V，电流密度为ΙΟΑ/dm2，脉冲频率为750HZ，占空比12%，处理时间为50min，在铝合金轮胎模具表面即生成一层厚度均匀的陶瓷膜。用TT260涂层测厚仪侧得五个不同位置的厚度值分别为24 um,27u m、25 u m、23. 9um,25. 6u m,平均厚度为25. I ii m。用显微硬度计测得硬度在980 1200HV之间，平均硬度为1072HV。封孔封孔所用涂料的重量组分为聚氨酯树脂100份，聚乙烯蜡和聚四氟乙烯的化合物35份，丙酮155份，二甲苯75份，环乙酮42份，三聚氰胺15份；封孔采用浸溃-提拉法，将微弧氧化后的轮胎模具浸入上述涂料中，浸溃50s后均匀提拉取出，晾干。采用胶带纸拉伸法侧得五个不同位置的粘结力分别为4. 25N/cm2、4N/cm2、4. 5N/cm2、4. 25N/cm2、4. 5N/cm2，平均为4. 3N/cm2,5% NaCl盐雾试验500小时以上无腐蚀现象。实施例3 配制碱性电解液碱性电解液的PH值为12，电解液中硅酸钠的浓度为10g/L，六偏 磷酸钠的浓度为35g/L，氢氧化钠的浓度为I. 5g/L，钨酸钠的浓度为10g/L，硝酸镧的浓度为0. 6g/L,过氧化氢的浓度为lg/L,其余为去离子水。对轮胎模具进行微弧氧化先将铝合金轮胎模具不需要处理部分用耐高压胶带覆盖，然后浸入到上述碱性电解液中，电解液温度控制在45°C ;模具作阳极，不锈钢作阴极，施加电压，电压峰值高达500 600V，电流密度为15A/dm2，脉冲频率为1000HZ，占空比20%，处理时间为60min，在铝合金轮胎模具表面即生成一层厚度均匀的陶瓷膜。用TT260涂层测厚仪侧得五个不同位置的厚度值分别为30 um,32u m、33 um,29u m、32 u m,平均厚度为31. 2um0用显微硬度计测得硬度在860 1300HV之间，平均硬度为1125HV。封孔封孔所用涂料的重量组分为聚氨酯树脂100份，聚乙烯蜡和聚四氟乙烯的化合物49份，丙酮175份，二甲苯90份，环乙酮48份，三聚氰胺5份，三聚氰胺酯络化合物15份；封孔采用浸溃-提拉法，将微弧氧化后的轮胎模具浸入上述涂料中，浸溃75s后均匀提拉取出，晾干。采用胶带纸拉伸法侧得五个不同位置的粘结力分别为4. 5N/cm2、4. 75N/cm2、4. 5N/cm2>4. 75N/cm2、5N/cm2,平均为 4. 7N/cm2, 5 % NaCl 盐雾试验 500 小时以上无腐蚀现象。
权利要求
1.一种铝合金轮胎模具的复合表面处理方法，其特征在于采用以下步骤1)配制碱性电解液，2)对轮胎模具进行微弧氧化，3)封孔。
2.如权利要求I所述的铝合金轮胎模具的复合表面处理方法，其特征在于步骤I)中，碱性电解液的PH值为8 12，电解液中硅酸钠的浓度为6g/L 10g/L，六偏磷酸钠的浓度为25g/L 35g/L,氢氧化钠的浓度为0. 8g/L I. 5g/L,鹤酸钠的浓度为6g/L IOg/L,硝酸镧的浓度为0. 5g/L 0. 6g/L,过氧化氢的浓度为0. 4g/L lg/L,其余为去离子水。
3.如权利要求I所述的铝合金轮胎模具的复合表面处理方法，其特征在于步骤2)中，先将铝合金轮胎模具不需要处理部分用耐高压胶带覆盖，然后浸入到步骤I)配制的碱性电解液中，电解液温度控制在30 45°C的范围；模具作阳极，不锈钢作阴极，施加电压，电压峰值高达500 600V，电流密度为5A/dm2 15A/dm2，脉冲频率为500HZ 1000HZ，占空比8% 20%，处理时间为45 60min，在铝合金轮胎模具表面即生成一层厚度为20 30iim的陶瓷膜。
4.如权利要求I所述的铝合金轮胎模具的复合表面处理方法，其特征在于步骤3)中，封孔所用涂料的重量组分为聚氨酯树脂100份，聚乙烯蜡和聚四氟乙烯的化合物22 49份，丙酮132 175份，二甲苯60 90份，环乙酮35 48份，助剂5 20份，其中助剂采用三氧化二锑、三聚氰胺、三聚氰胺酯络化合物中的一种或两种的任意组成；封孔采用浸溃-提拉法，将微弧氧化后的轮胎模具浸入上述涂料中，浸溃30s 75s后均匀提拉取出，晾干。
全文摘要
本发明提供一种铝合金轮胎模具的复合表面处理方法，其特征在于采用以下步骤1)配制碱性电解液，2)对轮胎模具进行微弧氧化，3)封孔。本发明与现有技术相比，采用微弧氧化技术对铝制轮胎模具工作型腔面进行氧化处理，形成一层具有双层类陶瓷结构的三氧化铝膜层，该膜层硬度可高达1100HV～1800HV，甚至达到3000HV，同时与基体结合力大；且封孔所用涂料采用常温固化不粘涂料，通过浸渍-提拉法对微弧氧化后的轮胎模具进行封孔，在保证微弧氧化膜层性能不受影响的前提下，通过封孔在表面形成一层很薄的不粘性涂层，提高了模具表面的光洁度和防粘性能，有利于轮胎模具在使用过程进行脱模。
文档编号C25D11/18GK102634833SQ20121013229
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月2日 优先权日2012年5月2日
发明者张宇, 牛宗伟, 王兆君, 袁光明, 赵东山 申请人:山东理工大学