CN101381884A - 表面具有TiAl/Al2O3微弧氧化陶瓷膜的铝合金同步环及其制备方法 - Google Patents

表面具有TiAl/Al2O3微弧氧化陶瓷膜的铝合金同步环及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种表面具有TiAl/Al2O3微弧氧化陶瓷膜的铝合金同步环及其制备方法，制备方法包括如下步骤：在不锈钢槽内注入按特定组分、浓度兑好的碱电解液，搅匀；对铝合金同步环表面打磨后做除油处理，清洗、吹干；对非工作面的中间环体表面涂装绝缘漆；再悬挂入电解液中，以工件作阳极，不锈钢槽作阴极，用双极性脉冲电源提供电能，即可制得含有TiAl/Al2O3复合陶瓷膜。本发明的有益效果是：制备本发明所用的生产设备简单、易操作，工件的处理效率高，成本低，无污染，而且大幅度节省电能，同步环耐冲击性能显著提高，耐磨性能优良。

Description

表面具有TiAl/Al2O3微弧氧化陶瓷膜的铝合金同步环及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车同步器的铝合金同步环，具体是一种表面含有TiAl/Al2O3微弧氧化复合陶瓷膜的铝合金同步环及其制备方法。
背景技术：
汽车同步器同步环常选用能保证其具有高强度和硬度、良好耐磨性能的黄铜合金制造，如锰黄铜、铝黄铜和锡黄铜等，但这些材料重量大，价格高，加工成型困难，必须采用特殊的方法进行加工生产，生产效率低，成本高，质量难于控制。为了克服黄铜合金的这些不足，铝合金逐渐成为汽车同步器同步环的材料之一，铝合金同步环具有重量轻，价格低的优势，其不足之处是硬度低、耐磨性能较差，限制了其在同步环锥面上作为摩擦副直接应用，需对其进行表面改性处理。目前在铝合金表面的陶瓷化处理，主要采用硬质阳极氧化、离子电镀、气相沉积涂层等技术，但这些方法工艺较复杂，在面对高速和高接触应力的工作条件下，陶瓷膜层的耐磨性仍显不足，硬度和耐热冲击性能也不够理想，并且有些工艺还对环境造成污染。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有铝合金同步环表面耐磨性较差的不足，而提供一种表面具有一层TiAl/Al2O3微弧氧化复合陶瓷膜的铝合金同步环及其制备方法，这种同步环耐磨、抗冲力强。
一种表面具有TiAl/Al2O3微弧氧化陶瓷膜的铝合金同步环，其特征是：在铝合金同步环的表面，用微弧氧化法覆盖一层TiAl/Al2O3陶瓷膜。
表面具有TiAl/Al2O3微弧氧化陶瓷膜的铝合金同步环的制备方法，包括如下步骤：
(1)在不锈钢槽内注入按特定组分、浓度兑好的碱性电解液，搅匀；
(2)对铝合金同步环表面打磨后做除油处理，清洗、吹干；
(3)对非工作面的中间环体表面涂装绝缘漆；
(4)再悬挂入电解液中，以工件作阳极，不锈钢槽作阴极，用双极性脉冲电源提供电能，调控工艺参数，对工件做微弧氧化处理，即可制得锥齿表面层含有TiAl/Al2O3复合陶瓷膜的铝合金同步环。
所述的碱性电解液按重量与总体积比：Na2SiO35～10g/L，NaOH1～4g/L，Na2WO30.5～5g/L，TiO24～20g/L。碱性电解液的PH值范围：8～12。处理时间为20～120min。
根据同步环表面性能的不同要求，可有针对性地调控工艺参数：电参数的应用范围：正向电压为200～700V；负向电压为100～400V；电流密度为1～60A/dm2。
本发明的有益效果是：制备本发明所用的生产设备简单、易操作，工件的处理效率高，成本低，无污染，而且大幅度节省电能。经微弧氧化处理得到的铝合金同步环，表面的TiAl/Al2O3复合陶瓷膜厚度超过150um，表面层硬度超过2000HV，同步环锥面耐冲击性能显著提高，耐磨性能优良。
附图说明
图1为本发明铝合金同步环的结构示意图；
图2为图1的纵剖示意图；
图3为TiAl/Al2O3陶瓷膜的结构纵剖示意图。
图中：1.铝合金同步环基体  2.TiAl/Al2O3陶瓷膜  2-1.TiAl/Al2O3陶瓷膜致密层  2-2.TiAl/Al2O3陶瓷膜疏松层
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。
实施例1
参照图1、2、3，本发明铝合金同步环由铝合金同步环基体1和设置在铝合金同步环基体1上的TiAl/Al2O3陶瓷膜2组成，TiAl/Al2O3陶瓷膜2由TiAl/Al2O3陶瓷膜致密层2-1和TiAl/Al2O3陶瓷膜疏松层2-2组成，TiAl/Al2O3陶瓷膜致密层2-1在TiAl/Al2O3陶瓷膜疏松层2-2之上。本发明的制备工艺是：铝合金同步环由铸造制成，经机加工达到相应尺寸要求，打磨表面，做除油处理，对非工作面涂装绝缘漆，进行微弧氧化处理。碱性电解液为Na2SiO3体系溶液，按重量与总体积比，取Na2SiO3 6g/L，NaOH 1.5g/L，Na2WO3 2g/L，TiO2 6g/L配置好处理用的电解液，控制电解液PH值范围在8-12之间。同步环接阳极，不锈钢槽接阴极，通过双极性脉冲电源对同步环施加电压，电压控制在600V-700V之间，处理时间为45min，从而在铝合金同步环表面原位形成一层含有TiAl/Al2O3的复合陶瓷膜。
实施例2
铝合金同步环基体由铸造制成，经机加工达到相应尺寸要求，打磨表面，做除油处理，对非工作面涂装绝缘漆，进行微弧氧化处理。碱性电解液为Na2SiO3体系溶液，按重量与总体积比，取Na2SiO3 8g/L，NaOH 2g/L，Na2WO3 3g/L，TiO2 8g/L配置好处理用的电解液，控制电解液PH值范围在8-12之间。同步环接阳极，不锈钢槽接阴极，通过双极性脉冲电源对同步环施加电压，电压控制在600V-700V之间，处理时间为45min，从而在铝合金同步环表面原位形成一层含有TiAl/Al2O3的复合陶瓷膜，其余同实施例1。
实施例3
铝合金同步环基体由铸造制成，经机加工达到相应尺寸要求，打磨表面，做除油处理，对非工作面涂装绝缘漆，进行微弧氧化处理。碱性电解液为Na2SiO3体系溶液，按重量与总体积比，取Na2SiO3 10g/L，NaOH 3g/L，Na2WO3 4g/L，TiO2 16g/L配置好处理用的电解液，控制电解液PH值范围在8-12之间。同步环接阳极，不锈钢槽接阴极，通过双极性脉冲电源对同步环施加电压，电压控制在600V-700V之间，处理时间为45min，从而在铝合金同步环表面原位形成一层含有TiAl/Al2O3的复合陶瓷膜，其余同实施例1。

Claims (6)

1、一种表面具有TiAl/Al2O3微弧氧化陶瓷膜的铝合金同步环，包括铝合金同步环基体(1)，其特征是：铝合金同步环基体(1)经微弧氧化处理在其表面覆合一层TiAl/Al2O3陶瓷膜(2)。
2、一种表面具有TiAl/Al2O3微弧氧化陶瓷膜的铝合金同步环，其特征是：制备方法包括如下步骤：
(1)在不锈钢槽内注入按特定组分、浓度兑好的碱电解液，搅匀；
(2)对铝合金同步环表面打磨后做除油处理，清洗、吹干；
(3)对非工作面的中间环体表面涂装绝缘漆；
(4)将经步骤(3)处理的环体悬挂入电解液中，以工件作阳极，不锈钢槽作阴极，用双极性脉冲电源提供电能，调控工艺参数，对工件做微弧氧化处理，即可制得锥齿表面层含有TiAl/Al2O3复合陶瓷膜的铝合金同步环。
3、根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：步骤(1)的碱性电解液各成分重量与总体积比为Na2SiO35～10g/L，NaOH1～4g/L，Na2WO30.5～5g/L，TiO24～20g/L。
4、根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：所述的碱性电解液的PH值为8-12。
5、根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：所述的电参数正向电压为200-700V，负向电压为100-400V，电流密度为1-60A/dm2。
6、根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：微弧氧化时间为20-120min。
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