[发明专利]一种铝合金表面抗热开裂处理方法及产品

说明书

本发明公开了一种铝合金表面抗热开裂处理方法及用此种方法处理得到的铝合金产品，属于铝合金表面处理技术领域，所述铝合金表面抗热开裂处理方法是指在铝合金表面制备抗热开裂复合氧化膜，包括以下步骤：首先将铝合金在含有锆盐、钼盐与稀土金属盐的氧化溶液中进行化学氧化处理，在表面得到具有一定凸起结构的化学氧化膜，然后在二氧化铈溶胶/氧化石墨烯溶液体系中电复合获得具有较高抗热开裂性能的厚度在12‑15μm的复合膜。该复合膜层置于450℃下烧结4h表面无开裂，经复合处理后铝合金表面摩擦系数降低，具有优异的抗疲劳性及耐蚀性能。

技术领域

本发明属于铝合金表面处理技术领域，具体涉及一种铝合金表面抗热开裂处理方法及用所述处理方法处理得到的铝合金产品。

背景技术

铝和铝合金具有比重小、比强度高，良好的导热性能、成形性能、力学性能、物理性能、加工性能，价格便宜等优点，被广泛应用于现代汽车工业、航空航天、交通运输、海洋船舶等领域，近年来因其回用率高的优点，在新基建工程方面也发挥了重要作用。铝是非常活泼的金属，标准电极电位低，铝及其合金在空气中自然形成一层Al₂O₃·H₂O或Al₂O₃氧化膜，可以保护铝基质在中性和弱酸性溶液中不再进一步被腐蚀，起到一定的防护作用，但这种氧化膜抗腐蚀性能差，硬度低，耐磨性差，在较高温度下极易开裂。因此，在实际应用中对铝合金进行适当的表面处理以增强其防腐蚀和抗高温能力已成为必不可少的工艺之一。目前，常采用化学氧化、阳极氧化、微弧氧化、表面镀覆和涂层处理、激光束、离子注入等方法对铝及其合金进行表面改性以提高其应用性能。其中，微弧氧化、表面镀覆和涂层处理、激光束、离子注入等方法因涉及的设备较多，操作复杂，不适合大批量生产而并不常用；化学氧化法虽操作简单，但其中效果最好的是铬酸盐氧化法，存在着毒性大、污染环境等问题，也不适合大范围应用；而阳极氧化法则因操作较为简单、处理效果较好、环境友好成为其中最为常用的一种。阳极氧化膜具有良好的力学性能、很高的耐蚀性和较好的耐高温性能。但由于氧化膜热传导性能和热膨胀系数与基体存在很大差异(氧化膜的热膨胀系数和传热系数分别为铝合金基材的20％和10％),因而在较高温度下服役时,氧化膜中会产生很大的热应力,使得膜层发生热开裂,导致其保护能力显著降低甚至失效,氧化膜的失效过程将对其性能产生不利影响,导致氧化膜耐蚀性能下降,强度降低而使局部受损害,对基体保护作用下降。而随着铝及铝合金应用范围的扩大，铝合金零部件需要在较宽的温度范围内使用，要求其兼具耐磨、耐蚀与抗热开裂性能。普通的阳极氧化法已不能满足铝合金材料在高温环境下使用的要求。因此开发一种可使铝及铝合金在高温环境下具有较强的抗热开裂能力且兼具耐磨、耐蚀性能的操作简单、环境友好、可大批量生产的表面处理方法是本领域亟待解决的技术难题。

提高铝合金材料表面的抗热开裂性能可以从防止材料发生热开裂和材料发生热开裂后的自修复两方面考虑。一方面，研究发现，热开裂的初期主要是微应力的产生，采取适当的表面处理技术将微应力释放可在温度升高过程中抑制应力集中，进而防止材料发生热开裂。另一方面抗热开裂涂层可以根据自修复机理来设计，自修复主要是通过模拟生物体损伤自修复的机理，在材料受损时能够进行自我修复。自修复材料可以感受外界环境的变化，集感知、驱动和信息处理于一体。在铝合金表面制备一种具有热开裂自修复性能的复合膜，使其兼具良好的耐磨性、耐蚀性及抗热开裂功能，具有十分重要的意义。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种铝合金表面抗热开裂处理方法及利用所述铝合金表面抗热开裂处理方法处理得到的铝合金，通过在铝合金表面制备由锆、钼、铈化学氧化膜和氧化铈/氧化石墨烯复合电解膜组装而成的抗热开裂复合氧化膜来提高铝合金材料的抗热开裂性能并使其兼具耐磨和抗蚀性能。

本发明的技术方案之一，一种铝合金表面抗热开裂处理方法，包括以下步骤：

将铝合金浸入化学氧化溶液中进行化学氧化，然后再浸入电解液体系中进行电复合，即得所述复合氧化膜。

进一步地，所述化学氧化溶液中含有锆盐、钼盐和稀土金属盐。