CN103789810A - 一种镁合金表面制备微弧氧化陶瓷膜层的方法 - Google Patents

一种镁合金表面制备微弧氧化陶瓷膜层的方法 Download PDF

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师玉英
张旭
田翠翠
吴彦芬
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Abstract

本发明涉及一种镁合金表面制备微弧氧化陶瓷膜层的方法,通过控制微弧氧化电源的占空比、频率,可以有效的调节微弧氧化膜层中的孔隙含量和孔隙大小,进而控制微弧氧化膜层的硬度;同时,通过压缩空气搅拌系统可使微弧氧化过程中分散热量,防止溶液局部过热。本发明可以保证微弧氧化陶瓷膜层外观均匀连续、一致,膜层硬度控制在HV400以上,耐盐雾时间1000小时以上,同时膜层与基体结合强度达到40MPa以上。

Description

一种镁合金表面制备微弧氧化陶瓷膜层的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种镁合金表面制备防护膜层方法,尤其是一种镁合金表面制备微弧氧化陶瓷膜层的方法。
背景技术
[0002] 镁合金由于密度小,比强度较高,在航空领域应用非常广泛,在航空发动机零部件中大量采用镁合金制造。但镁合金由于电化学性质活泼和材料硬度低,零件在使用过程中易发生电化学腐蚀和磨损腐蚀。目前,国内现在采用的防护方法为氟化、铬酸盐处理等,这些传统的表面处理方法尽管可以提高镁合金的耐蚀性,但工艺要求严格,且膜层比较薄、致密性差、不耐磨损;微弧氧化技术是利用发生在电极与溶液界面上的微等离子体放电现象在轻金属表面生长陶瓷膜的一种先进的表面处理技术,其制备的陶瓷膜层既耐腐蚀,膜层硬度又较高。在航空产品中对该膜层技术要求较高,包括可使镁合金表面硬度HV400以上,耐盐雾时间1000小时,与基体结合强度40 MPa以上,目前国内现有的微弧氧化方法无法满足上述要求。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种镁合金表面制备微弧氧化陶瓷膜层的方法,可使微弧氧化陶瓷膜层外观均匀连续、一致,膜层硬度控制在HV400以上,耐盐雾时间1000小时以上,同时膜层与基体结合强度达到40MPa以上。
[0004] 本发明的技术方案为,所述的微弧氧化方法包括以下步骤:
(1)除油:对零件表面进行净化处理,采用丙酮或酒精对零件的待微弧氧化表面进行擦洗,将表面的油污除去;
(2)防护:采用保护装置将零件的非微弧氧化表面进行防护;
(3)配制微弧氧化溶液:微弧氧化溶液的配制方法为在水中依次加入I~3g/L的氢氧化钠、13~17g/L的硅酸钠、2~4g/L的氟化钠和I~3g/L的四硼酸钠,并充分溶解后再加入微弧氧化主槽;
(4)连接:将微弧氧化表面全部浸入微弧氧化槽液中,用导线将零件和微弧氧化设备的阳极连接,连接的原则为:保证将不氧化部位绝缘,所有导电部位接触良好,同时不产生压气现象;
(5)微弧氧化:微弧氧化的参数为:
温度 16°C~22°C
电流密度 0.9A/dm2 土 0.ΙΑ/dm2
时间 50min ~70min
频率 1000HZ
占空比 正向50%;负向50%
阴极 不锈钢板在整个微弧氧化过程中槽液底部采用洁净干燥的压缩空气搅拌,采用聚四氟循环冷却管装置控制槽液温度,微弧氧化完成后,停止冷却;然后将零件从阳极上卸下;
(6)水洗:使用自来水冲洗零件表面,冲洗至零件水膜连续均匀、不断裂为止;
(7)吹干:采用洁净干燥的压缩空气吹干零件表面,去除零件表面的保护装置;
(8)封孔:采用封孔剂对微弧氧化后的微孔进行封孔;
(9)最终检验。
[0005] 以上步骤中,所述的保护装置为耐高温胶带、薄金属片或根据零件形状设计的可将非微弧氧化表面进行防护的专用工装;采用的微弧氧化设备为哈工大的WHD-300型微弧氧化电源设备;所述的封孔剂为有机类封孔剂,如dichtol-WFT-#1532常温封孔剂。
[0006] 本发明具有的优点效果,采用本方法可以通过控制微弧氧化电源的占空比、频率,可以有效的调节微弧氧化膜层中的孔隙含量和孔隙大小,进而控制微弧氧化膜层的硬度;同时,通过压缩空气搅拌系统可使微弧氧化过程中分散热量,防止溶液局部过热。通过本发明进行的微弧氧化,可以保证微弧氧化陶瓷膜层外观均匀连续、一致,膜层硬度控制在HV400以上,耐盐雾时间1000小时以上,同时膜层与基体结合强度达到40MPa以上。
具体实施方式
[0007] —种镁合金表面制备微弧氧化陶瓷膜层的方法,其具体步骤包括:
(1)除油:对零件表面进行净化处理,采用丙酮或酒精对零件的待微弧氧化表面进行擦洗,将表面的油污除去;
(2)防护:采用保护装置将零件的非微弧氧化表面进行防护;
(3)配制微弧氧化溶液:微弧氧化溶液的配制方法为在水中依次加入I~3g/L的氢氧化钠、13~17g/L的硅酸钠、2~4g/L的氟化钠和I~3g/L的四硼酸钠,并充分溶解后再加入微弧氧化主槽;
(4)连接:将微弧氧化表面全部浸入微弧氧化槽液中,用导线将零件和微弧氧化设备的阳极连接,连接的原则为:保证将不氧化部位绝缘,所有导电部位接触良好,同时不产生压气现象;
(5)微弧氧化:微弧氧化的参数为:
Figure CN103789810AD00041
在整个微弧氧化过程中槽液底部采用洁净干燥的压缩空气搅拌,采用聚四氟循环冷却管装置控制槽液温度,微弧氧化完成后,停止冷却;然后将零件从阳极上卸下;
(6)水洗:使用自来水冲洗零件表面,冲洗至零件水膜连续均匀、不断裂为止;
(7)吹干:采用洁净干燥的压缩空气吹干零件表面,去除零件表面的保护装置;
(8)封孔:采用封孔剂对微弧氧化后的微孔进行封孔;
(9)最终检验。[0008] 以上步骤中,所述的保护装置为耐高温胶带、薄金属片或根据零件形状设计的可将非微弧氧化表面进行防护的专用工装;采用的微弧氧化设备为哈工大的WHD-300型微弧氧化电源设备;所述的封孔剂为有机类封孔剂,如dichtol-WFT-#1532常温封孔剂。
[0009] 实施例一
某直升机传动系统上滑油泵壳体,材料为ZM5,其外表面需要采用微弧氧化技术制备陶瓷膜层。要求:微弧氧化陶瓷膜层外观均匀连续、一致,膜层硬度控制在HV400以上,耐盐雾时间1000小时以上,同时膜层与基体结合强度达到40MPa以上。
[0010] 对滑油泵壳体进行微弧氧化制备陶瓷膜层的实施步骤为:
(1)除油:对零件表面进行净化处理,采用丙酮或酒精对零件的待微弧氧化表面进行擦洗,将表面的油污除去;
(2)防护:采用耐高温胶带将零件的非微弧氧化表面进行防护;
(3)配制微弧氧化溶液:微弧氧化溶液的配制方法为在水中依次加入2g/L的氢氧化钠、15g/L的硅酸钠、3g/L的氟化钠和2g/L的四硼酸钠,并充分溶解后再加入微弧氧化主槽;
(4)连接:将微弧氧化表面全部浸入微弧氧化槽液中,用导线将零件和微弧氧化设备的阳极连接,连接的原则为:保证将不氧化部位绝缘,所有导电部位接触良好,同时不产生压气现象。
[0011] (5)微弧氧化:微弧氧化的参数为:
Figure CN103789810AD00051
在整个微弧氧化过程中槽液底部采用洁净干燥的压缩空气搅拌,采用聚四氟循环冷却管装置控制 槽液温度,微弧氧化完成后,停止冷却;然后将零件从阳极上卸下;
(6)水洗:使用自来水冲洗零件表面,冲洗至零件水膜连续均匀、不断裂为止;
(7)吹干:采用洁净干燥的压缩空气吹干零件表面,去除零件表面的保护装置;
(8)封孔:采用dichtol-WFT-#1532封孔剂对微弧氧化后的微孔进行封孔;
(9)最终检验。
[0012] 零件微弧氧化后陶瓷膜层的外观均匀连续、一致,膜层厚度为0.06mm,膜层硬度为HV473,膜层与基体的结合强度为43.2MPa,按GJB150.11-1986要求,经1000小时盐雾试验,无腐蚀现象,零件合格。

Claims (4)

1.一种镁合金表面制备微弧氧化陶瓷膜层的方法,其特征是,所述的方法包括以下步骤: (1)除油:对零件表面进行净化处理,采用丙酮或酒精对零件的待微弧氧化表面进行擦洗,将表面的油污除去; (2)防护:采用保护装置将零件的非微弧氧化表面进行防护; (3)配制微弧氧化溶液:微弧氧化溶液的配制方法为在水中依次加入I~3g/L的氢氧化钠、13~17g/L的硅酸钠、2~4g/L的氟化钠和I~3g/L的四硼酸钠,并充分溶解后再加入微弧氧化主槽; (4)连接:将微弧氧化表面全部浸入微弧氧化槽液中,用导线将零件和微弧氧化设备的阳极连接,连接的原则为:保证将不氧化部位绝缘,所有导电部位接触良好,同时不产生压气现象; (5)微弧氧化:微弧氧化的参数为: 温度 16°C~22°C 电流密度 0.9A/dm2 土 0.lA/dm2 时间 50min ~70min 频率 1000HZ 占空比 正向50%;负向50%阴极 不锈钢板 在整个微弧氧化过程中槽液底部采用洁净干燥的压缩空气搅拌,采用聚四氟循环冷却管装置控制槽液温度,微弧氧化完成后,停止冷却;然后将零件从阳极上卸下; (6)水洗:使用自来水冲洗零件表面,冲洗至零件水膜连续均匀、不断裂为止; (7)吹干:采用洁净干燥的压缩空气吹干零件表面,去除零件表面的保护装置; (8)封孔:采用封孔剂对微弧氧化后的微孔进行封孔; (9)最终检验。
2.如权利要求1所 述的一种镁合金表面制备微弧氧化陶瓷膜层的方法,其特征是,所述的保护装置为耐高温胶带、薄金属片或根据零件形状设计的可将非微弧氧化表面进行防护的专用工装。
3.如权利要求1所述的一种镁合金表面制备微弧氧化陶瓷膜层的方法,其特征是,所述的封孔剂为有机类封孔剂。
4.如权利要求3所述的一种镁合金表面制备微弧氧化陶瓷膜层的方法,其特征是,所述的封孔剂为dichtol-WFT-#1532常温封孔剂。
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