一种铝基合金及其复合材料表面强化的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝基合金表面处理的领域，尤其涉及的是一种铝基合金及其复合材料表面强化的方法。
【背景技术】
[0002]随着铝基材料在汽车、航空航天、军工、民用等工业的广泛应用，增加了铝基材料、铝基合金的使用，但是却有需要对铝基材料和铝基合金的表面性能进行加强，例如:硬度、耐腐蚀性能、耐高温性能和耐摩擦性能等；因此，需要对铝基材料或铝基合金进行表面强化处理，而现有的处理方式有热喷技术、阴极电脉涂装技术；热喷技术需要消耗的加工成本高，阴极电脉涂装技术的工艺复杂，影响膜层的因数多，成本高。
[0003]因此，现有的铝基合金表面强化技术需要改进。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种铝基合金及其复合材料表面强化的方法，旨在解决现有的铝基合金表面强化技术复杂，强化成本高、消耗电能大，以及强化效果不佳的技术问题。
[0005]为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下:一种铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其包括以下的步骤:
a.将准备好的铝基合金材料放置于一定的电解溶液中；
b.对放置在电解溶液中的铝基合金材料施加电解波形，使其表面产生等离子微弧放电；
c.铝基合金材料的表面发生化学反应、电化学反应和等离子反应，并在反应中产生的3000°C以上的高温烧制成氧化物陶瓷膜层；
d.最后将铝基合金材料取出来清洗，然后烘干包装。
[0006]所述的铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其中，所述的步骤b中的电解溶液为碱性电解溶液或酸性电解溶液。
[0007]所述的铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其中，所述的酸性电解溶液为H2S04D电解液；所述的碱性电解溶液为氢氧化钠体系、铝酸盐体系、硅酸盐体系或磷酸盐体系。
[0008]所述的铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其中，所述的步骤c中的铝合金材料的表面发生的化学反应、电化学反应和等离子反应分别为化学氧化、电化学氧化、等离子氧化；所述的化学氧化、电化学氧化、等离子氧化是同时存在的。
[0009]所述的铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其中，所述步骤c中的氧化物陶瓷膜层为QAl2O3陶瓷膜层。
[0010]所述的铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其中，所述步骤b中所施加的电解波形的脉冲电压为100~650伏特；。
[0011]所述的铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其中，所述步骤b中的施电解波形施加的时间为10-30min。
[0012]所述的铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其中，还可在电解溶液中添加一些增加膜层的添加剂。
[0013]所述的铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其中，所述的添加剂包括NaA102、Na2Si03、NaMo04、Na2W04 和 Na2Sn03。
[0014]本发明的有益效果:本发明通过微弧氧化技术使得铝合金表面生成陶瓷膜层，这种强化铝基合金表面的方法，工序更加简单，强化成本较低、消耗电能少，处理时间短，以及强化效果好；此外，通过对电解溶液添加添加剂使得陶瓷膜层中的铝含量增加，或者形成双重结构的膜层，提高膜层被击穿电压，增加膜层的耐磨性能；经过本发明微弧处理的铝基合金能够在表面生成50-200um厚度的膜层，膜层的显微硬度为1000-1800HV，耐腐蚀性能强，膜层表面能够耐150(TC的温度而不损坏。
【附图说明】
[0015]图1是本发明铝基合金及其复合材料的表面强化方法流程图。
【具体实施方式】
[0016]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
[0017]本发明公开了一种铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其包括以下的步骤:
a.将准备好的铝基合金材料放置于一定的电解溶液中；
b.对放置在电解溶液中的铝基合金材料施加电解波形，使其表面产生等离子微弧放电；
c.铝基合金材料的表面发生化学反应、电化学反应和等离子反应，并在反应中产生的3000°C以上的高温烧制成氧化物陶瓷膜层；
d.最后将铝基合金材料取出来清洗，然后烘干包装。
[0018]所述的步骤b中的电解溶液为碱性电解溶液或酸性电解溶液；其中，所述的酸性电解溶液为H2S04电解液；所述的碱性电解溶液为氢氧化钠体系、铝酸盐体系、硅酸盐体系或磷酸盐体系；使用酸性电解溶液在过程中生成一些对环境有一定污染，使用氢氧化钠体系的电解溶液和硅酸盐体系对环境无污染。
[0019]所述的步骤c中的铝合金材料的表面发生的化学反应、电化学反应和等离子反应分别为化学氧化、电化学氧化、等离子氧化；所述的化学氧化、电化学氧化、等离子氧化是同时存在的。
[0020]进一步说，所述步骤c中的氧化物陶瓷膜层为a Al2O3陶瓷膜层。
[0021]所述步骤b中所施加的电解波形的脉冲电压为500伏特。
[0022]所述步骤b中的施电解波形施加的时间为10_30min。
[0023]本发明还可在电解溶液中添加一些增加膜层的添加剂，这些添加剂包括NaA102、Na2Si03、NaMo04、Na2W04 和 Na2Sn03。
[0024]本发明添加Na2Si03的含量可以增加陶瓷膜层被击穿电压的性能；添加Na2Mo04、Na2W04和NaSn03使得陶瓷膜层的耐磨性能增强。
[0025]本发明使用娃酸盐电解溶液后，然后添加KMn04和Na2V03，可以使微弧氧化后的铝合金生成双重结构的陶瓷膜层。
[0026]本发明中铝合金表面强化处理使用磷酸盐电解溶液可以使铝合金表面生成陶瓷膜层的厚度50-200um。
[0027]本发明的有益效果:本发明通过微弧氧化技术使得铝合金表面生成陶瓷膜层，这种强化铝基合金表面的方法，工序更加简单，强化成本较低、消耗电能少，处理时间短，以及强化效果好；此外，通过对电解溶液添加添加剂使得陶瓷膜层中的铝含量增加，或者形成双重结构的膜层，提高膜层被击穿电压，增加膜层的耐磨性能；经过本发明微弧处理的铝基合金能够在表面生成50-200um厚度的膜层，膜层的显微硬度为1000-1800HV，耐腐蚀性能强，膜层表面能够耐1500°C的温度而不损坏；使用本发明的方法强化后的陶瓷膜层与铝基合金的金属结合力能够达到15-50Kg/mm2’，陶瓷膜层与铝基合金之间有良好的相容性。
[0028]应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其特征在于，包括以下的步骤: a.将准备好的铝基合金材料放置于一定的电解溶液中； b.对放置在电解溶液中的铝基合金材料施加电解波形，使其表面产生等离子微弧放电； c.铝基合金材料的表面发生化学反应、电化学反应和等离子反应，并在反应中产生的3000°C以上的高温烧制成氧化物陶瓷膜层； d.最后将铝基合金材料取出来清洗，然后烘干包装。2.根据权利要求1所述的铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其特征在于，所述的步骤b中的电解溶液为碱性电解溶液或酸性电解溶液。3.根据权利要求2所述的铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其特征在于，所述的酸性电解溶液为H2S04D电解液；所述的碱性电解溶液为氢氧化钠体系、铝酸盐体系、硅酸盐体系或磷酸盐体系。4.根据权利要求1所述的铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其特征在于，所述的步骤c中的铝合金材料的表面发生的化学反应、电化学反应和等离子反应分别为化学氧化、电化学氧化、等离子氧化；所述的化学氧化、电化学氧化、等离子氧化是同时存在的。5.根据权利要求1所述的铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其特征在于，所述步骤c中的氧化物陶瓷膜层为αΑ1203陶瓷膜层。6.根据权利要求1所述的铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其特征在于，所述步骤b中所施加的电解波形的脉冲电压为100~650伏特；。7.根据权利要求1所述的铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其特征在于，所述步骤b中的施电解波形施加的时间为10-30min。8.根据权利要求1所述的铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其特征在于，还可在电解溶液中添加一些增加膜层的添加剂。9.根据权利要求8所述的铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其特征在于，所述的添加剂包括 NaA102、Na2Si03、NaMo04、Na2W04 和 Na2Sn03。
【专利摘要】本发明公开了一种铝基合金及其复合材料的表面强化方法，其包括以下的步骤：a.将准备好的铝基合金材料放置于一定的电解溶液中；b.对放置在电解溶液中的铝基合金材料施加电解波形，使其表面产生等离子微弧放电；c.铝基合金材料的表面发生化学反应、电化学反应和等离子反应，并在反应中产生的3000℃以上的高温烧制成氧化物陶瓷膜层；d.最后将铝基合金材料取出来清洗，然后烘干包装。本发明具有的有益效果：通过微弧氧化技术使得铝合金表面生成陶瓷膜层，这种强化铝基合金表面的方法，工序更加简单，强化成本较低、消耗电能少，处理时间短，以及强化效果好。
【IPC分类】C25D11/06, C25D11/04
【公开号】CN104962971
【申请号】CN201510414411
【发明人】黎洪
【申请人】佛山市中国科技开发院分院
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月15日