[发明专利]一种铝合金微弧氧化的后处理方法

说明书

技术领域：本发明属于表面处理技术领域，涉及一种铝合金表面微弧氧化的后处理方法。

背景技术：

铝合金因其比强度高、比刚度高和铝元素资源丰富而成为当今用量仅次于钢材的第二大工程材料。由于其优异的机械性能和物理性能，铝合金已广泛地用于航空航天、机械、电子、汽车等领域。但是铝合金硬度低，耐磨性能差，在恶劣环境条件下的耐腐蚀性能差等特点，所以铝合金的大规模应用离不开相应的表面处理技术。目前，铝合金的表面处理方法有化学氧化、阳极氧化、电镀、热喷涂和微弧氧化，其中微弧氧化技术是目前针对铝金属最行之有效的表面处理技术。

微弧氧化技术(Micro-arc Oxidation，MAO)，又称为等离子体电解液氧化(Plasma electrolyte Oxidation，PEO)，突破了阳极氧化在电压参数上的局限，利用高压放电产生的等离子体强化作用，在基体表面获得硬度最高可达3000HV，最大厚度200μm～300μm，绝缘电阻＞100MΩ，与基体形成冶金结合的陶瓷层，还具有电绝缘性能好、与基体结合牢固、对基体疲劳寿命影响相对较小、对环境无污染等优点，可大幅度提高铝合金、钛合金等材料表面硬度、耐蚀性等性能指标。可用于活塞、马达、轴承等铝合金零件的表面处理；利用耐蚀性好的特点，可用于腐蚀性环境下的铝合金缸体、叶轮，管件、连接件零件的防腐处理。微弧氧化技术应用方面俄罗斯发展较快，利用微弧氧化技术制备耐磨、耐热、耐蚀、耐热侵蚀涂层，并初步成功地应用于石油、纺织、航空航天、兵器、船舶等工业，用于一些高速旋转的摩擦副、泵体密封端面、塑料膜压型、高炉风口、气体喷嘴、内燃机零件、气轮机叶片等的表面改性，大幅度提高它们的使用性能和寿命。但由于现行微弧氧化膜层都是有底层过渡层、中间致密层、外部疏松层组成的三层结构。而在实际应用中应用的是中间致密层，外部疏松层由于疏松多孔、致密性和硬度都差等特点，使得微弧氧化涂层表面疏松、粗糙度大、摩擦系数高，严重地阻碍着微弧氧化技术的实际工程应用进程。目前，去除微弧氧化陶瓷层表面疏松层的方法有采用普通砂纸或金刚石砂纸打磨和采用磨床进行磨，但这两种方法仅适用于平板和圆柱等形状简单的工件，对于形状复杂的工件无法进行处理。

发明内容

本发明的目的是提出一种能够对形状复杂的工件表面进行微弧氧化的后处理的铝合金微弧氧化的后处理方法。本发明的技术解决方案是，将磨料装入振动式光饰机或旋流式光饰机的料桶中，磨料装载量占料桶体积的1/2～3/4，磨料的尺寸为0.1mm～30mm；加入水使得水面淹没磨料0～20mm，再加入研磨剂、清洗剂和光亮剂，研磨剂、清洗剂和光亮剂的加入量分别为加入水的0.05％～10％，光饰加工时间：0.5h～100h；其中，振动式光饰机的振动频率为10～100Hz，旋流式光饰机的转速为50～300r/min。

所述的磨料包括天然石磨料、刚玉、氧化锆、硅酸锆、碳化硅、高铝瓷、人造金刚石或立方氮化硼；磨料形状包括球形、正四面体、正三棱柱形、斜三棱柱形、圆柱形、斜圆柱形、立方体或其他复杂形状及不规则形状。

所述的料桶中水的加入量为淹没磨料0～10mm，研磨剂、清洗剂和光亮剂的加入量为加入水的0.1％～1％，光饰加工时间：0.5h～50h。

所述的水、研磨剂、清洗剂和光亮剂组成的溶液，使用周期为6h～500h。

本发明具有的优点和有益效果，

本发明将微弧氧化技术和表面光饰技术结合到一起，得到表面硬度高、光滑的无疏松层微弧氧化陶瓷涂层。

传统微弧氧化涂层表层是疏松层，此疏松层的特点就是：疏松多孔、硬度低、致密性差，从而导致涂层表面疏松多孔、硬度低、粗糙度高、摩擦系数高。因此，将微弧氧化后的工件、磨料和相应的配料相混合放入光饰机中进行光饰加工，在机械力的作用下，陶瓷涂层与磨料间产生相对位移、碰撞，在磨料与工件的相互接触、摩擦过程中，磨粒对陶瓷涂层表面做微切削加工。此微切削的作用，陶瓷涂层外面的疏松层将被磨削掉，致密层从而取代成为涂层外表面。同时，降低表面的粗糙度。所以，光饰后得到的微弧氧化陶瓷涂层表面致密、硬度高、粗糙度低、摩擦系数低。本发明通过光饰技术对铝合金微弧氧化涂层进行后续处理，去掉表面疏松层，得到致密的无疏松层的陶瓷涂层，表面硬度、粗糙度、摩擦系数得到了很好的改善。同时光饰加工技术亦适用于各种形状复杂零件。

附图说明：

图1未经光饰的涂层表面、截面显微照片，其中，(a)是表面；(b)是截面。