[发明专利]铝合金微弧氧化复合陶瓷层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金表面处理技术领域，具体涉及一种铝合金微弧氧化复合陶瓷层的制备方法。

背景技术

微弧氧化技术可以在铝合金表面原位生长一层陶瓷层，制备的陶瓷层在硬度、耐磨性、耐热性、耐蚀性、绝缘性等方面具有极佳的强化效果。然而微弧氧化陶瓷层表面的火山口微观形貌降低了陶瓷层的致密性、耐磨、耐腐蚀性能，摩擦系数稳定性也不是很好。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种铝合金微弧氧化复合陶瓷层的制备方法。本发明采用的技术手段如下：

一种铝合金微弧氧化复合陶瓷层的制备方法，包括以下步骤：

a.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，依次使用无水乙醇和去离子水进行超声清洗，然后进行干燥；

b.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；

c.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，电解液的其他组分包括硅酸钠8g/L、钨酸钠5g/L、氢氧化钾2g/L以及乙二胺四乙酸钠2.5g/L；

d.采用步骤c得到的电解液对铝合金试样进行微弧氧化，微弧氧化的电参数为：正向电压420V，负向电压120V，正向占空比20％，负向占空比20％，正负脉冲比1:1，所述铝合金基体作为阳极。

进一步地，步骤a中，采用石油醚去除铝合金基体表面的油脂。

进一步地，步骤b中，SiC纳米颗粒和聚乙二醇的质量比为1:1，超声震荡的时间为30分钟。

进一步地，步骤d中微弧氧化的时间为1小时，微弧氧化的温度为30-35℃。

与现有技术比较，本发明所述的铝合金微弧氧化复合陶瓷层的制备方法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。由于SiC的硬度很大，具有优良的导热性能，并且高温时能抗氧化，选择SiC作为功能性颗粒，添加到电解液中来强化微弧氧化陶瓷层的性能，使其更加致密，在摩擦磨损的过程中拥有较小的摩擦系数。

附图说明

图1是传统微弧氧化陶瓷层的能谱图。

图2是本发明实施例所述的Al₂O₃/SiC复合微弧氧化陶瓷层的能谱图。

图3是传统微弧氧化陶瓷层的截面形貌图。

图4是本发明实施例所述的Al₂O₃/SiC复合微弧氧化陶瓷层的截面形貌图。

图5是传统微弧氧化陶瓷层的表面形貌图。

图6是本发明实施例所述的Al₂O₃/SiC复合微弧氧化陶瓷层的表面形貌图。

图7是传统微弧氧化陶瓷层和本发明实施例所述的Al₂O₃/SiC复合微弧氧化陶瓷层的硬度对比图。

图8是传统微弧氧化陶瓷层和本发明实施例所述的Al₂O₃/SiC复合微弧氧化陶瓷层的摩擦系数随摩擦磨损时间变化的曲线图。

具体实施方式

一种铝合金微弧氧化复合陶瓷层的制备方法，包括以下步骤：

a.对铝合金基体进行预处理：依次使用200#，500#，1000#砂纸打磨铝合金基体至表面清洁光亮，去除表面氧化层并进行抛光，采用石油醚去除铝合金基体表面的油脂，依次使用无水乙醇和去离子水进行超声清洗，吹干之后放入干燥皿中待用，本实施例的铝合金基体为ZL109铝合金板，加工成40mm*10mm*10mm的长方体试样；

b.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，聚乙二醇作为分散剂和修饰剂，防止SiC纳米颗粒在电解液中发生团聚，保证SiC纳米颗粒的粒径在合理范围内；

c.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，电解液的其他组分包括硅酸钠8g/L、钨酸钠5g/L、氢氧化钾2g/L以及乙二胺四乙酸钠2.5g/L；