[发明专利]表面具有军绿色微弧氧化陶瓷膜的铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及轻金属表面处理技术领域，具体是一种表面具有军绿色微弧氧化陶瓷膜的铝合金及其制备方法。

背景技术

铝合金以重量轻、比强度高、导电率高、传热性好等特性被人们所熟知，而且在机械、电子、航天、航空领域已广泛应用，但由于其硬度低、耐蚀性差、耐磨性低使其受到限制。因此提高铝合金的表面硬度、耐蚀性能、耐磨性能和装饰性能成为现在铝合金发展的关键问题。

微弧氧化技术又名等离子体微弧氧化，它是在普通阳极氧化技术的基础上，通过升高外加电压等措施获得。普通阳极氧化技术外加的电压比较低，一般低于30V，随着外加电压的升高，铝合金表面已经生成的阳极氧化膜就会被击穿、产生孔洞，最终局部的氧化膜脱落。前苏联科学家在20世纪60年代末发现，继续升高电压会在轻金属表面生成新的氧化膜，一般此氧化膜称陶瓷膜。这样得到的一层陶瓷层其耐磨性、耐蚀性等表面性能明显高于其它的表面强化处理技术，比如阳极氧化等等。测量其涂覆铝合金陶瓷层的显微硬度为2100HV，结合强度一般为56MPa左右。这种技术工艺简单，是轻金属材料表面强化处理的一项新技术，近年来已成为轻金属表面强化处理的研究热点之一。

随着微弧氧化应用范围的不断扩大，除了要求微弧氧化处理过的铝合金有高硬度、耐磨损、耐腐蚀、耐电压绝缘等特性，还要求经处理的铝合金表面具有某些特殊的颜色。比如适合野外作战的军用产品，除了要求上述性能，还要求产品表面是军绿色，以便于伪装。而现在的铝合金微弧氧化陶瓷膜大多是白色或者灰色，颜色单一。目前，有关绿色陶瓷膜的制备研究很多，不足之处为：（1）溶液中含有强腐蚀性物质，微弧氧化过程中溶液会挥发出有毒氟化氢，易对实验人员身体造成伤害（潘利华，稀土镁合金微弧氧化绿色陶瓷膜制备方法，中国科学院长春应用化学研究所）；（2）绿色陶瓷膜颜色太浅；如吉利大学在Na₂SiO₃、NaoH、EDTA-Na₂、K₂Cr₂O₇ 的电解液中处理16min获得绿色陶瓷膜（李佳庆，铝合金表面不同颜色微弧氧化陶瓷膜的制备工艺研究，2009年吉林大学硕士学位论文）；（3）制出的绿色陶瓷膜基底有黑斑且表面绿色很淡，如兰州理工大学用NaAlO₂、K₂Cr₂O₇、少量NaOH和H₂O₂在镁合金表面制备绿色陶瓷膜（阎峰云，镁合金微弧氧化绿色陶瓷膜的制备）。

发明内容

本发明的目的是针对适合野外作战的军用产品既要耐磨、耐腐蚀还要便于伪装的特性，而提供一种表面具有军绿色微弧氧化陶瓷膜的铝合金及其制备方法。

实现本发明目的的技术方案是：

一种表面具有军绿色微弧氧化陶瓷膜的铝合金的制备方法，包括电解液的配制，采用交流脉冲电源进行微弧氧化处理的步骤，具体是：

（1）在PVC塑料槽内注入按特定组分、浓度兑好的碱性电解液，在10~20℃下搅拌均匀，静置1~2小时后使用；

所述的碱性电解液各成分重量与总体积比为：磷酸钠15 ~45g/L、硅酸钠20 ~40g/L、六偏磷酸钠15 ~20g/L、氢氧化钠2 ~5g/L、乙二胺四乙酸二钠3 ~10g/L、重铬酸钾1 ~4g/L、碳酸钠2 ~10g/L、十二烷基硫酸钠1 ~5g/L、过氧化氢2 ~8g/L，电解液的pH值为12～14；

（2）对铝合金基体表面进行打磨，打磨后在丙酮和氢氧化钠溶液中进行超声波清洗、再用去离子水清洗、吹干；

（3）将铝合金基体作为阳极，取2个不锈钢片作为阴极，用夹具将铝合金基体固定在2个不锈钢片中间，并完全浸没在步骤(1)中的碱性电解液中，采用交流脉冲电源进行微弧氧化处理，处理时正向电压为270~600V、负向电压为10~100V、电流密度为10~20A/dm2、频率为550～850Hz、占空比为15%～45%、氧化时间为5～60min；

（4）将经微弧氧化处理后的铝合金基体，在pH值为5.5～6.5，90～100℃的去离子水中放置40~50min，取出铝合金基体，清洗，吹干，即可制得表面具有军绿色微弧氧化陶瓷膜的铝合金。

本发明另一目的是提供一种用上述方法制得的表面具有军绿色微弧氧化陶瓷膜的铝合金。

所述的军绿色陶瓷膜的厚度为20μm～35μm，表层硬度为1700～1800HV。