[发明专利]一种基于微弧氧化的SiC-Al2

说明书

本发明提供了一种基于微弧氧化的SiC‑Al₂O₃涂层的制备方法，该方法包括基体预处理、溶液配制、复合陶瓷涂层制备以及陶瓷层后处理，该方法最终得到内层为Al₂O₃陶瓷层、外层为SiC陶瓷层的SiC‑Al₂O₃复合层、且复合层的厚度为30～400μm；其中，溶液配制中溶液采用KOH‑Na₂SiO₃‑(NaPO₃)₆‑Na₂WO₄为主要成分的去离子水溶液以及碱性硅溶胶溶液、水溶性酚醛树脂和纳米SiC颗粒的混合溶液。本发明方法通过一次微弧氧化工艺、在铝合金工件表面制备得到两层复合的陶瓷层，其制备效率高、生产能耗低、制备成本低，节约了制备时间；同时，该方法无需进行封孔处理，陶瓷层与陶瓷层、陶瓷层与基体之间结合强度高，复合陶瓷涂层的致密性好，铝合金工件整体耐磨、防腐及隔热耐烧蚀性能优异。

技术领域

本发明涉及表面处理技术领域，具体涉及一种基于微弧氧化的SiC-Al₂O₃涂层的制备方法。

背景技术

铝合金，以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一。铝合金除具有铝的一般特性外，由于添加合金化元素的种类和数量的不同又具有一些合金的具体特性。铝合金的密度为2.63～2.85g/cm，有较高的强度(δ_b为110～650MPa)，其强度接近高合金钢、且其刚度超过普通钢，有良好的铸造性能和塑性加工性能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性，可作结构材料使用，因此，铝合金在航天、航空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品中有着广泛的应用。然而 ，铝合金存在熔点低、传热快、高温易氧化、不耐磨损等缺陷，导致其应用于航空航天、武器装备等高温、高磨损的恶劣条件下时，其内部结构极易被破坏，从而极大的制约了铝合金的使用范围。

微弧氧化，也被称为等离子体电解氧化（PEO），是从阳极氧化技术的基础上发展而来的，形成的涂层优于阳极氧化。微弧氧化工艺主要是依靠电解液与电参数的匹配调节，在弧光放电产生的瞬时高温高压作用下，于铝、镁、钛等阀金属及其合金表面生长出以基体金属氧化物为主并辅以电解液组分的改性陶瓷涂层，其防腐及耐磨性能显著优于传统阳极氧化涂层，因此在海洋舰船与航空构件上的应用受到广泛关注。但是由于微弧氧化过程中、工件由于高温烧结作用会排出大量气体、气体在穿过微弧氧化膜时产生气孔，从而 导致微弧氧化薄膜致密性低、其防腐与耐磨损性能跟后续封孔技术密切相关；同时，单一的微弧氧化薄膜厚度较薄、脆性大，由于航空航天以及武器装备中的设备大多为反复、多次、大强度的摩擦，因此单一微弧氧化薄膜的耐磨性无法完全满足武器装备、航空航天的需求。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于微弧氧化的SiC-Al₂O₃涂层的制备方法，该方法通过一次微弧氧化工艺、在铝合金工件表面制备内层为Al₂O₃陶瓷层、外层为SiC陶瓷层的两层复合涂层，制备效率大幅度提高、降低了生产过程中的能耗以及成本；同时，该方法无需进行封孔处理，Al₂O₃陶瓷层与SiC陶瓷层结合强度高、复合涂层的致密性好，耐磨、防腐及隔热耐烧蚀性能优异。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于微弧氧化的SiC-Al₂O₃涂层的制备方法，其特征在于：该方法包括基体预处理、溶液配制、复合陶瓷涂层制备以及陶瓷层后处理，该方法最终得到内层为Al₂O₃陶瓷层、外层为SiC陶瓷层的SiC-Al₂O₃复合陶瓷层、且复合陶瓷层的厚度为30～400μm；

具体的：