[发明专利]一种耐腐蚀铝合金

说明书

本发明提供了一种耐腐蚀铝合金，所述铝合金表面通过微弧氧化处理获得微弧氧化膜，所述氧微弧氧化膜表面的微孔内设置有熔融镍金属固体，然后使用中温镍封孔获得孔隙率为2‑3%的表面致密微弧氧化铝合金，拥有较高的耐腐蚀性。

技术领域

本发明属于铝合金材料表面处理技术领域，涉及一种高性能、高耐腐蚀铝合金材料。

技术背景

微弧氧化技术是一种机理较为复杂但制作过程简单的技术，能够在金属表面原位制备性能优异的膜层组织，从而强化金属原有的性能或使金属具备新的特性，简称为MAO或PEO。该技术目前主要通过在环保的碱性电解液中，利用短脉冲的高强度电能量在金属基体与电解液的接触界面处诱发高密度的微弧等离子体群，经一系列复杂的物理与化学反应原位高温烧结生成高性能的微弧氧化陶瓷层，其工作过程一般为:铝、镁、钦及其合金材料作为阳极试样，将其连结固定好放入特定的电解质溶液中，用钢质电解槽作为氧化系统的阴极材料，通过在阳极和阴极之间施加较高的电压值，打破传统阳极氧化电压的限制性，以期在金属表面原位生长出陶瓷基防护涂层，获得的微弧氧化形成的陶瓷膜由疏松层(主要含γ-Al2O3)和致密层(主要含α-Al2O3)组成。从铝合金表面指向基体方向，由于熔融态氧化铝的冷却速率逐渐减小，使得γ相氧化铝(γ-Al2O3)的含量逐渐减少，α相氧化铝(α-Al2O3)的含量逐渐增多。疏松层晶粒粗大，膜层表面形貌不均匀，有许多微孔，力学性能较差；致密层是微弧氧化陶瓷层的主体，结构致密，与基体的结合也十分紧密，显微硬度超过2000MPa，耐磨、耐蚀和绝缘性能优良。疏松层和致密层犬牙交错，没有明显的分界。

激光熔覆是激光表面强化技术的一种重要方法。它利用高能密度的激光束将基体表面一极薄层和涂覆在基体表面上的合金成分同时熔化，在基体表面上形成与基材具有完全不同成分和性能的合金层的快速凝固过程，根据合金供应方式的不同，激光熔覆可以分为预置法和同步供应法，合金预置法是指将待熔覆的合金材料以某种方法预先覆盖在基体表面，然后采用激光束在合金预覆层表面扫描的一种方法。同步供应法是指采用专门的送料系统在激光熔覆过程中将合金材料直接送入激光作用区的一种方法。它选择的合金材料也可以是粉末、丝材和板材。

现有技术中通常会对铝材进行微弧氧化，然后再通过激光熔融将微弧氧化获得的多孔层进行二次熔融，获得平滑的表面，如CN201110297310公开了一种金属表面的陶瓷膜层及其制备方法，铝合金等轻合金的表面陶瓷化，可以通过激光熔覆的方法把陶瓷加厚。而且这种比较厚的陶瓷层可以用在很多领域。并且，激光熔覆工艺正是因为无法和金属形成良好的结合而无法大规模推广，而在微弧氧化陶瓷上再进行激光熔覆就可以把这两点结合的很好。即金属和微弧氧化陶瓷层原子级连接，而微弧氧化陶瓷和激光熔覆的陶瓷之间又可以实现原子级连接，这样就使金属和陶瓷层合为一体了，克服了微弧氧化工艺和激光熔覆工艺的缺陷。如实施例1中记载：实施例1以铝合金为基底的机械密封环件为例，这里用铝合金2219锻造成型，经过机械加工，整型，磨削，热处理，即可制成密封环毛胚；再经过除油，清洗，微弧氧化，清洗，研磨等后续处理后即可完成，其中微弧氧化电解液为以水玻璃为主要成分，将pH值调整在11-13之间。溶液通过循环冷却系统在电解槽内流动。不锈钢电解槽接电源阴极，铝合金密封环毛胚接电源阳极。利用气泵的搅拌冷却电解液温度为20-50℃，处理时间为30-50分钟，在密封环表面原位生长一层致密的氧化铝陶瓷层，经过检测，厚度约为60微米，其表面硬度达到HV1100，处理后，带有膜层的试样用水冲洗并烘干，然后，直接再进行激光熔覆处理。激光重熔采用SLCF.X12x25型C02激光加工机，重熔时采用氩气保护。为了使重熔后的陶瓷涂层保留一定的纳米结构组织，同时减少重熔层裂纹等缺陷，采用了相对较低的激光功率和能鼍密度进行重熔，所用激光重熔工艺参数为：激光功率为900W，矩形光斑尺寸为5mm×3mm，激光扫描方向沿光斑3mm侧，扫描速度为700mm/min，搭接量为20％。陶瓷材料成分为Al2O3-13％TiO2，团聚体尺寸分布范围为10--50微米，其原始纳米粒子为30--80纳米。