[发明专利]一种用于制备铝合金表面微弧氧化膜的复合纳米电解液其应用

说明书

本发明公开了一种用于制备铝合金表面微弧氧化膜的复合纳米电解液其应用，属于铝合金表面处理技术领域。该复合纳米电解液是由初始处理电解液和二次处理复合电解液两部分组成；初始处理电解液由氢氧化钠和硅酸钠溶于水中形成；所述二次处理纳米复合电解液是由基础电解液、辅助添加剂和纳米复合添加剂组成。本发明通过在电解液中添加复合纳米添加剂，并结合高频复合载波控制技术，能抑制微弧氧化铝微观组织晶粒长大，降低微弧氧化膜相转化温度，进而减小氧化陶瓷膜中残余应力，减少微观组织缺陷并且提高致密化程度，实现了铝合金微弧氧化膜的超强耐蚀性、超硬性及良好的光洁度等综合性能。

技术领域

本发明涉及铝合金表面处理技术领域，具体涉及一种用于制备铝合金表面微弧氧化膜的复合纳米电解液其应用。

背景技术

微弧氧化技术，又称微等离子体氧化，阳极火花沉积或火花放电阳极氧化，是在普通阳极氧化的基础上发展起来的一种新的表面处理技术。铝合金在电解液中通过高压放电作用，其表面生成一层与基体以冶金方式结合的氧化铝为主的陶瓷层，陶瓷质的高硬度、高阻抗和高稳定性满足铝合金防海水腐蚀、高温热蚀和改善耐磨等性能要求。该氧化膜结合力优良，并且硬度、耐磨性以及强度较高。但该氧化膜的微观组织结构中容易产生缺陷和裂纹，大幅降低氧化膜中残余应力，从而影响其实际应用。影响铝合金微弧氧化膜综合性能有两大因素：1)外部电参数的控制；2)配套微弧氧化电解液的优化。本发明从这两方面对制备工艺进行优化，从而达到改善铝合金微弧氧化陶瓷膜的综合性能目的。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于制备铝合金表面微弧氧化膜的复合纳米电解液其应用，通过研发一种新型复合型纳米添加剂，将其加入到基础电解液中，并结合外部电参数控制模式，可有效抑制铝合金微弧氧化陶瓷膜微观组织结构中的缺陷和裂纹产生，大幅降低氧化膜中残余应力，达到改善铝合金微弧氧化陶瓷膜的综合性能目的。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于制备铝合金表面微弧氧化膜的复合纳米电解液，该复合纳米电解液是由初始处理电解液和二次处理复合电解液两部分组成；所述初始处理电解液由氢氧化钠和硅酸钠溶于水中形成；所述二次处理纳米复合电解液是由基础电解液、辅助添加剂和纳米复合添加剂组成，其中：所述基础电解液是由硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐中至少一种和氢氧化钠溶解于水中形成的溶液，所述辅助添加剂为钼酸盐、苯并三氮唑和苹果酸盐中的一种或几种，所述纳米复合添加剂由纳米氧化镁和纳米氧化钇组成。

所述初始处理电解液中各组分含量如下：

氢氧化钠 4.5～5g/L；

硅酸盐 3.5～4g/L；

水 余量。

所述二次处理纳米复合电解液中，所述基础电解液中溶质的总浓度为8～23.2g/L，所述辅助添加剂的总浓度为1.7～2.3g/L，所述纳米复合添加剂的总浓度为0.9～2.5g/L。该二次处理复合纳米电解液的种类和组成优选如下：

利用上述复合纳米电解液用于制备铝合金表面微弧氧化膜，制备过程采用两步氧化法，具体如下：

(1)将铝合金工件置于所述初始处理电解液中进行氧化处理，电流密度控制在3～5A/dm²之间，氧化10min后取出；

(2)将步骤(1)氧化后的铝合金工件放入所述二次处理复合电解液中，然后向所述电解回路施加高频复合载波对工件表面进行氧化处理，电流密度控制在8～20A/dm²之间，每次处理时间为15min，处理次数3～8次。