[发明专利]一种铝合金表面处理方法

说明书

本发明提供了一种铝合金表面处理方法，通过预处理氮化硅和多阶段可调变微弧氧化电压，有效的改善无机微纳米颗粒在微弧氧化膜中分布状况，使得无机微纳米颗粒有效的均匀分散于微弧氧化膜层内，显著提高铝合金氧化膜耐腐蚀性能和耐磨性能，尤其改善微弧氧化膜的稳定性，减低其波动性。

技术领域

本发明涉及一种铝合金表面处理方法，尤其涉及一种通过微弧氧化处理铝合金的方法。

背景技术

微弧氧化(Microarc oxidation, MAO)又称等离子体氧化(Plasma electrolytic

oxidation, PEO)，是一种在金属(Ti、Al、Mg、Zr、Nb 和 Ta 等)表面通过施

加高电压，在水性电解液环境中制备陶瓷涂层的新技术，其方法简便，涂层生

长效率高，制备的陶瓷涂层具有优异的热学及力学等性能。研究表明，陶瓷膜层与基体为冶金结合方式，具有良好的结合强度，由内部致密层和外部疏松多孔层组成其典型结构，且一般具有较高的硬度，铝合金微弧氧化陶瓷膜层以Al₂O₃ 为主相，硬度可达到800~2000HV；镁合金微弧氧化陶瓷膜层以MgO 为主相，硬度可达到300~600HV；钛合金微弧氧化陶瓷膜层以TiO₂ 为主相时， 硬度可达到600~800HV，陶瓷膜层由于硬度的提高，明显改善了表面的耐磨性能。但陶瓷膜层固有的微弧放电通道、裂纹的存在，使得表面呈现疏松多孔结构，在干摩擦工况下表现出较高的摩擦系数，摩擦学应用过程中，较高的摩擦系数不仅会加速自身的磨损失效，同时还会加剧对偶材料的磨损，现有技术中，为了改善微弧氧化陶瓷膜层的耐磨性能，通常会在电解液中直接添加具有高硬度的稳定相微纳颗粒(SiO₂， Cr₂0₃，ZrO₂， SiC， Si₃N₄，TiC等)再进行微弧氧化，颗粒的添加提高了复合涂层的硬度，致密性也得到一定程度的改善，进而使复合涂层表现出较好的抗磨损性能。

如CN109868386 A公开了一种耐磨材料，在铝合金基体内均匀分布有氮化铝、氧化铝、二硅化钼、石墨粉颗粒，铝合金基体表面分布有复合微弧氧化层，氮化铝、氧化铝、二硅化钼的硬度高，显著提高材料的硬度及耐磨性，石墨粉可提高减摩性。表面的复合微弧氧化层可有效提高合金表面的耐磨性及耐腐蚀性。

如CN106995931 A公开了一种铝合金微弧氧化复合陶瓷层的制备方法，对铝合金基体进行预处理：打磨铝合金基体，去除表面氧化层并进行抛光，去除铝合金基体表面的油脂，进行超声清洗，然后进行干燥；将SiC纳米颗粒和聚乙二醇加入到蒸馏水中，进行超声震荡，分散SiC纳米颗粒，制成SiC分散液；在电解液的配制过程中加入SiC分散液，使SiC在电解液中的浓度达到2g/L，所述电解液的溶剂为蒸馏水；采用步骤c得到的电解液对铝合金基体进行微弧氧化，所述铝合金基体作为阳极。通过向电解液中添加SiC纳米颗粒的方法尝试将功能性颗粒烧结在陶瓷层中，使陶瓷层的各方面性能明显提高，使其更加致密，在摩擦磨损的过程中拥有较小的摩擦系数。

CN112195491 A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。