[发明专利]铝合金表面易洁性微弧氧化陶瓷膜层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金表面陶瓷膜层及其制备方法。

背景技术

陶瓷制品以其坚固耐用、质地精美而被广泛地应用于我们的生活。清洗陶瓷的污垢很自然地就成了必不可少的环节。常见的油污主要是以棕榈酸和油酸为主的皮质，还有植物油、动物油及诸如柴油、润滑油等为主的矿物油。洗涤的实质就是洗涤剂将油膜从待清洁物表面置换掉的过程。除去洗涤陶瓷表面的油污过程费时费力以外，洗涤剂的使用也会造成健康和环境的不良影响。随着健康意识的不断增强，人们对无需洗涤剂就可清洁具有抗油污、自清洁的易洁陶瓷制品青睐有加。易洁陶瓷是指，在正常使用过程中，依靠其表面特殊的物理化学性质，使得污染物自发脱落、不易粘附，而无需使用洗涤剂等外力的作用保持自身表面清洁的陶瓷。陶瓷表面能是影响陶瓷表面易洁性的最重要因素。随着陶瓷表面能的提高，陶瓷表面上的油滴在水中的接触角变大，即油滴的粘附功变小，此时油滴变现为更容易脱离陶瓷的表面，即是说陶瓷的易洁性能变好。相关研究表明，具有良好易洁性的陶瓷的表面能一般大于72.8mJ/m²，并且其极性分子量大于58.0mJ/m²，满足这样条件的陶瓷，水可以在油/陶瓷界面自由扩展，进而使得油/陶瓷界面慢慢消失，油滴则因失去粘附而脱离陶瓷表面浮起，陶瓷就实现了自清洁。现在通用的表征陶瓷易洁性的是陶瓷表面单位面积油污残余量，当满足单位面积油污残余量A≤0.05×10^-4g·cm²时，就表明陶瓷的易洁性良好。

调节陶瓷釉层内碱金属的含量，适当提高表面的粗糙度都会提高陶瓷表面能，从而提高陶瓷表面的易洁性。现有的易洁陶瓷制造工艺包括：配料、球磨、熔制、水淬、、拣选、干磨、过筛、球磨、陈腐、施釉、干燥和烧成，共计12道工序。其中，烧成温度在1150℃～1300℃之间，烧成时间在8小时左右。由此可见，该方法工艺复杂，能耗高，生产时间长。值得指出处的是，由于需要高温烧结釉层，该方法只能应用在能够涂釉层且耐高温的陶瓷表面，金属及其合金由于熔点低、热膨胀系数大而不能采用该技术实现其表面自洁功能，这使得陶瓷表面易洁技术的进一步应用受到限制。

发明内容

本发明的目的是要解决现有易洁陶瓷的制备过程时间长、能耗高，而且只能应用在少数经烧制而成的一些产品上，限制其应用的问题，而提供铝合金表面易洁性微弧氧化陶瓷膜层及其制备方法。

铝合金表面易洁性微弧氧化陶瓷膜层是铝合金通过微弧氧化制备而成表面能大于73.1mJ/m²，极性分子量大于60.0mJ/m²，单位面积油污残余量A≤0.05×10^-4g·cm²的铝合金表面易洁性微弧氧化陶瓷膜层。

铝合金表面易洁性微弧氧化陶瓷膜层的制备方法是按照以下步骤进行的：

以铝合金工件为阳极，以电解槽的不锈钢板为阴极，将铝合金工件阳极浸没于工作液中，然后在阴极和阳极两侧施加双极性脉冲电，并在正向电压为350V～650V、反向电压为20V～120V，电流密度为0.5A/dm²～20A/dm²，频率为200Hz～2000Hz，占空比为10％～40％及温度低于80℃的条件下，处理3min～60min，即得到铝合金表面易洁性微弧氧化陶瓷膜层。

本发明的有益效果是：1、本发明制备的易洁性微弧氧化陶瓷膜层表面能大于72.8mJ/m²，极性分子量大于58.0mJ/m²，其单位面积油污残余量A≤0.05×10^-4g·cm²，膜层厚度为10μm～80μm，具有良好的抗油污、自清洁能力。

2、本发明采用的微弧氧化处理工艺简单，工件无需前处理，只需微弧氧化放电、清洗和干燥3道工序。微弧放电处理时间一般在3min～60min。由于微弧氧化处理时间短，并且放电只发生在工件表面，工件基体的温度在微弧氧化处理前后变化不大，微弧氧化的能源利用率较现有的易洁陶瓷制造工艺高。值得指出的是微弧氧化技术使用碱性工作液，并且可以根据膜层功能的需要添加悬浊颗粒，这使得利用微弧氧化技术能够在铝镁钛等金属及其合金表面原位生成一层具有易洁特性的陶瓷膜层。

本发明用于铝合金表面易洁性微弧氧化陶瓷膜层及其制备。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。