[发明专利]一种铝合金材料及其表面处理方法与应用

说明书

本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种铝合金材料及其表面处理方法与应用。所述铝合金表面处理方法包括对表面形成有硬度达900HV以上、粗糙度Ra为1‑5μm的耐磨涂层的铝合金基体进行抛光处理的步骤；所述抛光处理包括：对于所述耐磨涂层采用精雕加工处理。采用本发明所述表面处理方法得到的铝合金材料在保持优异的耐磨性、高硬度等特性基础上，还具有高光洁度，可用于制备高光注塑件模具。

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种铝合金材料及其表面处理方法与应用。

背景技术

为了使塑料制品具有良好的表面光泽度和平滑度外观效果，需要模具用材料具有较高的镜面抛光性，从而可以根据产品需求将成型表面加工成平滑和镜面状态。

通常的高光注塑模具使用材质为模具钢，高光部位通过砂纸、油石、羊毛绒及研磨抛光膏抛光至镜面12-14级别。此类模具使用寿命在几十万甚至上百万模次，具有较高的耐磨性。但现有钢制注塑模导热慢，其热导率约为铝合金的1/5，使得注塑件的成型周期较长，且钢的密度较大约为铝合金的1/3，其模具成本较铝合金模具成本高。

铝合金具备导热快，密度小，质量轻，易于加工，成本低廉的特点，但其硬度低，强度差，由其制得的模具的寿命多为几百至几千模次，现阶段主要应用在快速简易模具中的制备，不具备量产性。

随着铝合金材料性能的开发，已有少量的超硬铝合金开始应用于量产模具的制备，但因硬度仍不够理想，耐磨性差，始终难以达到高光镜面效果，且注塑模具形状复杂，进一步增加了抛光难度；而且，在实际生产中与制件直接接触的模具部位磨损严重，模具表面容易被破坏，即便制得镜面也难以长期维持，从而无法生产高光塑料制件。

因此，目前超硬铝合金模具多应用于玩具类或外观要求不高的注塑制件生产，因其硬度相对较低、表面易磨损、抛光性差、使用寿命短的制约，无法生产高光制件。

CN107937857A公开了一种7075铝合金表面防腐蚀耐磨复合涂层及其制备方法，所述复合涂层由底层和面层组成，底层为WC-Co材料，面层为WC-10Co4Cr材料。所述制备方法步骤是铝合金表面清洗除油粗化；在压缩空气10000～11000升/分钟，丙烯或丙烷100～150升/分钟，氮气9～12升/分钟，氢气10～15升/分钟，送粉速率100～150克/分钟，喷涂距离180～210毫米条件下，超音速火焰喷涂分别制备底层WC-Co和面层WC-10Co4Cr；用150～600#金刚石砂轮研磨至工件设计尺寸，再采用60微米、30微米、15微米、8微米、2微米、0.5微米金刚石砂带逐级抛光面层至所需的光亮度。该方案通过复合涂层解决WC-10Co4Cr与7075铝合金基体之间的电偶腐蚀效应，在保持原WC基金属陶瓷涂层的耐磨性与抗疲劳性能优势下，提高涂层体系的抗腐蚀性，避免腐蚀鼓泡与剥落现象。

CN106435584A公开一种热喷涂-PVD复合涂层及其制备方法，该复合涂层由内至外依次包括基体、热喷涂涂层、PVD硬质膜层；所述基体是金属材料基体，包括铝合金、钛合金、钢铁；所述热喷涂涂层是热喷涂陶瓷涂层，包括：WC-Co基、NiCr-Cr₃C₂基、Al₂O₃基、ZrO₂基陶瓷涂层；所述PVD硬质膜层为金属氮化物陶瓷，包括CrN、TiN、AlCrN、AlTiN陶瓷涂层。所述热喷涂涂层具有高的硬度，能给PVD涂层提供强有力的支撑作用，改善复合涂层膜-基结合力；而PVD涂层硬度高，且非常致密，PVD涂层沉积在热喷涂涂层表面，对热喷涂涂层空隙进行有效封孔。其中，还公开了所述热喷涂涂层是采用超音速火焰喷涂技术制得的。该超音速火焰喷涂的条件为：氧气流量750～950NLPM；燃料流量为15～25L/h；燃烧压力为9.0～12bar；送粉率为30～50g/min×2；喷涂距离200～500mm；载气流量为5～15NLPM，喷涂角度为45°～90°。