CN105316741A - 一种采用阶梯电流对铝合金进行表面微弧氧化处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种采用阶梯电流对铝合金进行表面微弧氧化处理的方法，该方法按以下步骤进行：将配置好的电解液加入微弧氧化电解槽中，在氧化过程中不停的进行搅拌，使电解液分布均匀，采用直流脉冲微弧氧化装置对铝合金进行表面微弧氧化，将铝合金作为阳极吊装浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，采用阶梯电流密度，对铝合金进行微弧氧化。本发明所述方法，综合了低电流密度和高电流密度下进行微弧氧化的优点，可以有效地减小陶瓷膜层表面的粗糙度，并缩短微弧氧化的时间，降低电能损耗，节约成本。

Description

一种采用阶梯电流对铝合金进行表面微弧氧化处理的方法
技术领域
本发明涉及铝合金的表面处理，特别是一种采用阶梯电流对铝合金进行表面微弧氧化的处理方法。
背景技术
由于铝合金硬度低、熔点低且耐磨性较差，在一定程度上制约了铝合金的应用发展，虽然铝表面自然氧化生成的氧化膜对基体有一定的保护作用，但是这种氧化膜疏松多孔，且厚度极薄，在许多场合都无法使用。因此对铝合金表面进行改性处理显得尤为重要。陶瓷材料以其优异的耐蚀性、高硬度、不导电等等性能又受到广泛的关注，微弧氧化所制备的陶瓷膜层结合了金属材料与陶瓷材料的优异性能，是近年来新崛起的一种对铝合金表面改性的方法，是通过弧光放电的瞬时高温高压作用在铝合金及其他一些阀金属表面原位生长出一层具有保护作用的陶瓷氧化膜，这层膜能在保证基体使用性能的前提下能极大的改善铝合金的耐磨损、耐腐蚀及绝缘性能，因而在航空、航天、机械、电子、纺织、装饰等领域有广阔的应用前景。
但是，传统的微弧氧化工艺都是在某一特定电流密度下制备膜层，这就导致了以下两个问题：（1）采用较小的电流密度制备膜层时，如果想要得到效果较好的氧化膜，则需要较长的时间，电能消耗较多，从而产生较大的成本，阻碍了微弧氧化的大规模工业应用；（2）采用较大的电流密度制备膜层时，制得的氧化膜的质量分布不均匀，且随着时间的延长会在膜表面出现烧蚀，严重影响膜层的应用，严重影响其应用发展。本发明经过长期的探索和不断的试验，最终确定的了阶梯电流密度值的适宜范围，以及适宜的微弧氧化时间，从而在保证产品质量的同时，缩短微弧氧化时间，节约成本。
发明内容
为解决铝合金微弧氧化技术中所存在的上述不足，本发明提供了一种采用阶梯电流对铝合金进行表面微弧氧化的处理方法。
为达到发明目的，本发明所采用的技术方案是：
将配置好的电解液加入微弧氧化电解槽中，在氧化过程中不停的进行搅拌，使电解液分布均匀，采用20kW直流脉冲微弧氧化装置对铝合金进行表面微弧氧化，将铝合金作为阳极吊装浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，采用阶梯电流密度，对铝合金进行微弧氧化。
所述电解液为Na2SiO3▪9H2O、Na2MnO4▪2H2O、NaF和NaOH的水溶液，电解液组成如下：
Na2SiO3▪9H2O 10 g/L
Na2MnO4▪2H2O 5 g/L
NaF 5 g/L
NaOH 5 g/L
溶剂为去离子水。
所述阶梯电流密度范围为15-30A/dm2。
所述阶梯电流密度为2个或2个以上电流密度值。
所述每一阶梯电流的处理时间为5-10min。
所述微弧氧化处理总时间为10-30min。
本发明的有益效果为：（1）在相同时间下，膜层质量要比低电流密度的质量好；（2）与高电流密度相比，电能损耗小，成本低，有利于技术的工业化；（3）所述的陶瓷膜层表面光滑，粗糙度小。
具体实施方式
下面结合具体方式对本发明进行进一步描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
实施例1
原料配制：10 g/L的Na2SiO3▪9H2O、5 g/L的Na2MnO4▪2H2O、5g/L的NaF、5g/L的NaOH，溶剂为去离子水，用#800、#1000、#1500砂纸将试样逐级打磨光滑并用去离子水清洗及干燥的铝合金试样。
按上述组成，将Na2SiO3▪9H2O、Na2MnO4▪2H2O、NaF和NaOH加入去离子水中配成电解液，加入到微弧氧化电解槽中，并对其进行搅拌，采用20kW直流脉冲微弧氧化装置对铝合金进行表面微弧氧化，将铝合金作为阳极吊装浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，电流密度为阶梯电流密度：15A/dm2 2min，20A/dm2 3min，30A/dm2 5min，对铝合金进行微弧氧化。
实施例2
原料配制：10 g/L的Na2SiO3▪9H2O、5 g/L的Na2MnO4▪2H2O、5g/L的NaF、5g/L的NaOH，溶剂为去离子水，用#800、#1000、#1500砂纸将试样逐级打磨光滑并用去离子水清洗及干燥的铝合金试样。
按上述组成，将Na2SiO3▪9H2O、Na2MnO4▪2H2O、NaF和NaOH加入去离子水中配成电解液，加入到微弧氧化电解槽中，并对其进行搅拌，采用20kW直流脉冲微弧氧化装置对铝合金进行表面微弧氧化，将铝合金作为阳极吊装浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，电流密度为阶梯电流密度：15A/dm2 10min，30A/dm2 10min，对铝合金进行微弧氧化。
实施例3
原料配制：10 g/L的Na2SiO3▪9H2O、5 g/L的Na2MnO4▪2H2O、5g/L的NaF、5g/L的NaOH，溶剂为去离子水，用#800、#1000、#1500砂纸将试样逐级打磨光滑并用去离子水清洗及干燥的铝合金试样。
按上述组成，将Na2SiO3▪9H2O、Na2MnO4▪2H2O、NaF和NaOH加入去离子水中配成电解液，加入到微弧氧化电解槽中，并对其进行搅拌，采用20kW直流脉冲微弧氧化装置对铝合金进行表面微弧氧化，将铝合金作为阳极吊装浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，电流密度为阶梯电流密度：20A/dm2 5min，25A/dm2 8min，30 A/dm2 10min，对铝合金进行微弧氧化。
实施例4
原料配制：10 g/L的Na2SiO3▪9H2O、5 g/L的Na2MnO4▪2H2O、5g/L的NaF、5g/L的NaOH，溶剂为去离子水，用#800、#1000、#1500砂纸将试样逐级打磨光滑并用去离子水清洗及干燥的铝合金试样。
按上述组成，将Na2SiO3▪9H2O、Na2MnO4▪2H2O、NaF和NaOH加入去离子水中配成电解液，加入到微弧氧化电解槽中，并对其进行搅拌，采用20kW直流脉冲微弧氧化装置对铝合金进行表面微弧氧化，将铝合金作为阳极吊装浸在电解液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，电流密度为阶梯电流密度：15A/dm2 5min，20A/dm2 5min，25 A/dm2 10min，30 A/dm2 10min，对铝合金进行微弧氧化。
采用HMV-IT 显微硬度计测试试样的显微硬度，表1为实施例1 - 4制备的样品不同点处的显微硬度值：
表1
实例 硬度/HV
1 915, 1154.89, 999.56
2 1414.07, 1388.07,1465.57
3 1520.07, 1381.19, 1232.81
4 1520.07, 1448.14, 1538.82
由表1可知，本发明方法获得的陶瓷膜层显微硬度值变化较小，分布均匀。

Claims (5)

1.一种采用阶梯电流对铝合金进行表面微弧氧化处理的方法，其特征在于微弧氧化处理过程中所采用的电流为阶梯电流。
2.根据权利要求1所述的采用阶梯电流对铝合金表面微弧氧化处理的方法，其特征在于所述阶梯电流密度范围是15-30A/dm2。
3.根据权利要求2所述的采用阶梯电流对铝合金表面微弧氧化处理的方法，其特征在于所述阶梯电流密度为2个或2个以上电流密度值。
4.根据权利要求3所述的采用阶梯电流对铝合金表面微弧氧化处理的方法，其特征在于所述每一阶梯电流的处理时间为2-10min。
5.根据权利要求1所述的采用阶梯电流对铝合金表面微弧氧化处理的方法，其特征在于所述微弧氧化处理总时间为10-30min。
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