[发明专利]一种降低高硅铝合金微弧氧化单位能耗的方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金表面处理领域，特别涉及一种降低高硅铝合金微弧氧化单位能耗的方法。

背景技术

Al-Si系合金具有比强度高、可焊性和热膨胀性好以及价格低廉等特点，被广泛应用于机械设备、航空航天和电子封装等领域。但是其耐蚀、耐磨性差，限制了其的进一步应用。随着现代工业的不断发展，对材料的性能要求也越来越高。为此，在使用前通常需要对铸造铝合金进行表面处理，以提高其硬度、耐磨性、耐蚀性等性能，延长其使用寿命。

微弧氧化作为一种从阳极氧化发展而来的新型表面处理技术，其具备非常突出的优点，如所用电解液清洁环保、工艺设备简单、处理能力强等以及可制备出综合性能优良的陶瓷膜层，使得微弧氧化技术得到了广泛关注，并在机械制造、航空航天、通讯器材等领域有着广阔的应用潜景。

微弧氧化进行的必要条件是在微弧氧化第一阶段，样品表面能够形成高阻抗的钝化膜来促进击穿放电。高硅铝合金(质量百分数>7％)中硅元素含量较高，而硅在微弧氧化初期难以钝化，阻碍了试样表面形成高阻抗的钝化膜，导致其起弧时间过长，膜层生长缓慢，整个过程单位能耗过高(远高于形变铝合金)。因此缩短铸造铝硅合金微弧氧化过程起弧时间，降低单位能耗对于推动该技术在工业生产中的实际应用具有重要意义。

目前研究中大多数都是通过对基材进行预处理来降低硅对微弧氧化的不利影响。公开号为CN101880904A专利中采用阳极氧化方法进行预处理，但是该方法进行预处理效率较低(阳极氧化处理时间长达50min)。另外预处理过程中使用的浓硫酸溶液对环境污染较大。文献(王晓军,刘向东,刘永珍,等.预先热处理对ZAlSi12Cu2Mg1铝合金微弧氧化层的影响[J].材料热处理学报,2008,29(1):133-136.)中采用热处理方法进行预处理，但是热处理效率较低(热处理时间达5小时)。因此寻求一种高效、清洁的预处理方法很有必要。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种降低高硅铝合金微弧氧化单位能耗的方法，实现降低硅对微弧氧化的不利影响，且工艺简单、高效、环保的条件下，取得缩短铸造铝硅合金微弧氧化过程起弧时间，降低单位能耗的效果。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种降低高硅铝合金微弧氧化单位能耗的方法，先在高硅铝合金的表面制备Ti/Zr预钝化膜，再进行微弧氧化处理；所述高硅铝合金中硅的质量百分数>7％。

所述在高硅铝合金的表面制备Ti/Zr预钝化膜，具体包括以下步骤：

(1)对高硅铝合金进行前处理；

(2)在高硅铝合金的表面制备Ti/Zr预钝化膜：

(2-1)制备钝化液：每升去离子水中含有1-5g单宁酸、1-4g氟钛酸、1-2g氟锆酸、1-4g偏钒酸钠；

(2-2)将高硅铝合金浸泡在钝化液中，处理时间为1-4min；处理温度为常温(25℃左右)。

步骤(1)所述对高硅铝合金进行前处理，具体为：

(1-1)依次用100#、400#、600#、800#、1000#的SiC砂纸将高硅铝合金连续打磨至表面光滑且划痕一致为止；

(1-2)将打磨后的高硅铝合金依次采用去离子水、丙酮在超声波清洗仪中清洗，清洗时间为8-10min，温度为常温。

所述微弧氧化处理的工艺参数为：

频率为250-500HZ、正/负向电流密度为5-10/1-2.5A/dm²、正/负向占空比为10％-40％/10％-40％、正负脉冲比为1:1-3:1，处理时间为10-15min；

微弧氧化电解液由去离子水、Na₂SiO₃和NaOH组成，其中每升去离子水中含有6-12g Na₂SiO₃、1-3g NaOH。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

(1)本发明通过在高硅铝合金表面制备预钝化膜，覆盖基体表面的硅元素，实现降低硅对微弧氧化的不利影响，取得缩短铸造铝硅合金微弧氧化过程起弧时间，降低单位能耗的效果。

(2)本发明的方法操作简便易行，处理效率高(仅需1-3min)。

(3)本发明的方法使用的处理液清洁环保。

附图说明

图1为本发明实施例1中ZL104铝合金表面预钝化膜的扫描电镜照片；

图2为本发明实施例1中微弧氧化电压-时间曲线；