CN106702330A

CN106702330A - 一种碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层及其制备方法

Info

Publication number: CN106702330A
Application number: CN201510777664.3A
Authority: CN
Inventors: 张伟; 辛丽; 朱圣龙; 张涛; 王福会
Original assignee: Institute of Metal Research of CAS
Current assignee: Institute of Metal Research of CAS
Priority date: 2015-11-12
Filing date: 2015-11-12
Publication date: 2017-05-24

Abstract

本发明公开了一种碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层及其制备方法，属于金属表面处理技术领域。首先在不锈钢基体表面进行多弧离子镀形成具有纳米尺度的纯铝层，然后在该镀铝层表面进行单正向脉冲的微弧氧化，通过控制电解液组分和频率、氧化时间等电参数，在不锈钢表面形成主要成分为Al₂O₃的陶瓷涂层，从而实现不锈钢表面耐磨功能涂层的制备。利用此方法制备的不锈钢表面陶瓷涂层兼具良好抗腐蚀、抗刮伤并具有极高的硬度，解决了传统不锈钢表面处理技术(磷化、化学镀、等离子喷涂)在涂层较薄(厚度小于30μm)情况下，无法实现的高耐磨性、硬度、耐腐蚀以及良好的结合力等要求。

Description

一种碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层及其制备方法。

背景技术

不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈等优良的特性。因而被广泛应用于化工、食品机械、机电、环保、家用电器行业及家庭装潢等。但是，不锈钢的硬度较低(通常情况下为200～250HV)，耐磨性较差，表面出现微划痕时会形成腐蚀微电池，从而降低产品的耐腐蚀性能，导致产品过早报废。以不锈钢为基体的传动轴、啮合件或动配合件经常会因为不锈钢质软不耐磨、表面强度低、摩擦系数大等因素发生咬合或粘滞现象。为了提高不锈钢的耐磨性，许多学者在不锈钢表面进行了各种处理和强化研究。

不锈钢表面提高耐磨性的主要途径包括化学镀、电镀、化学气相沉积、物理气相沉积以及等离子喷涂等，对形状复杂的不锈钢镀件，电镀铬由于存在边缘效应且覆盖能力差而得不到合格镀层)，化学镀却能在形状复杂的零件表面沉积均匀一致的镀层，并且化学镀自润滑性比电镀好，化学镀与电镀相比，有许多优点，如均镀能力和深镀能力好；空隙少；设备简单，操作容易；镀层具有特殊的机械、物理和化学性能等，其缺点是：镀液寿命短，废水排放量大，镀覆速度慢，成本高。

微弧氧化工艺是指将工作区域由普通阳极氧化的法拉第区域引入到高压放电区域，克服了硬质阳极氧化的缺陷，极大地提高了膜层的综合性能。微弧氧化膜层与基体结合牢固，结构致密，韧性高，具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘等特性。所采用的脉冲电流，对基底材料热输入小，基本上不会恶化材料原有的力学性能，而膜层与基底结合强度高，其组织结构在较宽的范围内可调；使用的设备简单、操作方便，处理过程中无需气体保护或真空条件，因而，经济效益高。

目前，微弧氧化只针对阀金属如：Al，Ti，Mg，Nb，Zr，Ta。在不锈钢表面进行微弧氧化很少，其中，哈尔滨工业大学报道了在铝酸盐体系中，在Q235碳钢表面制备了主要成分为Fe₃O₄和FeAl₂O₄的微弧氧化膜。然而，由于Fe₃O₄和FeAl₂O₄的耐磨性较低，对实现不锈钢表面高耐磨性需求还有很大的差距。

因此，本发明提出一种在碳钢或不锈钢表面制备Al₂O₃微弧氧化陶瓷涂层的新方法，该方法首先利用多弧离子镀技术在不锈钢表面制备具有纳米晶尺度的纯镀铝层，然后，利用微弧氧化技术将纯铝镀层转变为硬质的Al₂O₃陶瓷层，该陶瓷层不仅与基体的具有较高的结合强度，同时，对不锈钢基体的耐磨性和硬度均有较大的提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层及其制备方法，本发明的陶瓷涂层由Al₂O₃组成，该陶瓷涂层不仅与基体结合牢固，而且涂层能有效地提高不锈钢基体的耐蚀性，同时，不锈钢表面所形成的复合防护层(镀铝层与微弧氧化陶瓷涂层)具有较高的硬度、耐磨性和抗刮伤性，可大幅度提高不锈钢的综合防护性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层的制备方法，该方法首先在碳钢或不锈钢表面制备具有纳米尺度的纯铝镀层，然后在该纯铝镀层表面制备Al₂O₃陶瓷涂层。

本发明采用多弧离子镀方法制备纳米尺度的纯镀铝层；所述多弧离子镀方法包括如下步骤：

(1)制备纯铝靶材；

(2)碳钢或不锈钢基体材料的喷砂预处理；

(3)多弧离子镀制备纯铝镀层，主要工艺参数的控制包括基体沉积温度、反应气体压强与流量、靶源电流、基体负偏压、基体沉积时间等。

上述步骤(1)中，纯铝靶材的制备过程为：将铝锭置于真空感应炉中精炼，工艺参数为：温度700～850℃，保温时间2～8分钟，真空度1～5×10^-1Pa。然后浇铸成圆柱形靶锭。对靶锭进行机械加工，制成成型靶材。

上述步骤(2)中，碳钢或不锈钢基体材料的喷砂预处理过程中：磨料采用SiO₂，磨料粒度为50～300微米，喷砂机喷嘴压力为0.1～0.3MPa；喷射角度为45°掠射，喷嘴与不锈钢板表面距离保持在1～3cm，粗化时间20～90s。

上述步骤(3)中，所述多弧离子镀制备纯铝镀层过程中：膜层沉积前，首先通入氩气，施加脉冲偏压轰击不锈钢表面以去除污物，具体参数为：电弧电流30～100A，偏压-400～-1200V，通氩气真空度0.1～0.3Pa，本底真空度3～5×10^-3MPa，占空比5～30％，加热温度100～400℃，轰击时间5～20分钟；然后进行镀膜，镀膜过程工艺参数为：偏压-20～-100V，占空比10～50％，镀膜时间0.5～3小时。

本发明采用微弧氧化方法在纯铝镀层表面制备Al₂O₃陶瓷涂层，具体过程为：将制备有纯铝镀层的碳钢或不锈钢放入微弧氧化电解液中，采用单正向脉冲方式进行微弧氧化；其中：所述微弧氧化电解液组成为：硅酸钠5～20g/L，铝酸钠1～5g/L，草酸钠5～10g/L，钨酸钠1～3g/L，柠檬酸1～5g/L，其余为水；微弧氧化方法工艺参数为：脉冲频率为100～5000Hz，电流密度为5～50A/dm²，电压400～700V，温度为20～50℃，占空比10～90％，氧化时间为30～150min。

采用本发明方法制备的碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层，其微弧氧化陶瓷涂层覆盖在碳钢或不锈钢表面的纯铝镀层上，其中：所述纯铝镀层厚度为5～30μm，晶粒尺寸为10～100nm；所述微弧氧化陶瓷涂层的厚度为5～30μm，孔隙率为40％～80％，硬度为800～1200HV。所述纯铝镀层为柱状晶结构，所述微弧氧化陶瓷涂层的晶体结构为三氧化二铝。

所述微弧氧化陶瓷涂层与基体的结合强度为20～40MPa，涂层表面维氏硬度最大为800～1200HV，耐中性盐雾试验达1000～3000小时，摩擦系数为0.5～1.5，磨损量为0.1～1.0g。

本发明的优点和有益效果如下：

1、不锈钢直接进行微弧氧化存在几大难点：一是，不锈钢不属于阀金属，在传统的碱性电解液中很难成膜，即使能够成膜，其厚度达不到等离子击穿放电的要求，表面不能形成有效的弧光放电，进而形成具有陶瓷性质的膜层；二是，虽然少数文献报道，通过在碱性的铝酸钠溶液中，可以通过控制电解液参数，在碳钢表面制备了微弧氧化膜层，然而，其膜层主要成分为Fe₃O₄和FeAl₂O₄，对于不锈钢表面耐磨性能提高有限。

2、影响微弧氧化膜层耐磨性等指标的因素还包括涂层的微观结构，由于等离子放电以及反应离子的传输，微弧氧化膜层内不可避免存在大量的放电微孔，这些放电微孔的存在，也会极大降低膜层的耐磨性等指标。而采用本发明方法在不锈钢表面多弧离子镀铝后再进行微弧氧化膜层的制备，多弧离子镀层一般多为柱状晶结构，晶粒细小且为纳米级，镀层的晶粒细化有利于进一步降低所形成陶瓷涂层的孔隙率，提高涂层致密性，改善微弧氧化涂层的硬度、耐磨性等指标。

3、采用本发明方法在碳钢或不锈钢表面多弧离子镀铝后进行微弧氧化膜层的制备，其表面主要成分为Al₂O₃，相比较于直接微弧氧化而形成的Fe₃O₄和FeAl₂O₄膜层，其显微硬度和耐磨性均有较大的提高。

4、本发明中采用多弧离子镀技术在碳钢或不锈钢表面镀纯铝层，多弧离子镀过程的突出特点在于它能产生由高度离化的被蒸发材料组成的等离子体，其中离子具有很高的动能，蒸发、离化、加速都集中在阴极斑点及其附近很小的区域内，这种工艺的特点如下：1)阴极电弧蒸发源不产生溶池，可以任意设置于镀膜室适当的位置，也可以采用多个电弧蒸发源。提高沉积速率使膜层厚度均匀，并可简化基片转动机构。2)金属离化率高，可达80％以上，因此镀膜速率高，有利于提高膜基附着性和膜层的性能。3)一弧多用，电弧既是蒸发源和离化源又是加热源和离子溅射清洗的离子源。4)沉积速度快，绕镀性好。5)入射粒子能量高，膜的致密度高，强度和耐磨性好。工件和膜界面有原子扩散，因而膜的附着力高。

5、由本发明获得的陶瓷涂层的结合强度为20～40MPa(GB/T 5210-85)，表面维氏硬度最大可达800～1200HV，耐中性盐雾试验达1000～3000小时(GB/T 10125)，摩擦系数为0.5～1.5，磨损量为0.1～1.0g(HB5057-93)。

6、本发明适用于各种系列的碳钢及不锈钢。

附图说明

图1为本发明实施例1镀铝层的表面和截面；其中：(a)表面形貌；(b)截面形貌；(c)经液氮冷淬断面(观察柱状晶结构)。

图2为本发明实施例1微弧氧化复合梯度涂层的表面和截面；其中：(a)表面形貌；(b)截面形貌。

图3为本发明实施例1镀铝层和微弧氧化复合梯度涂层XRD分析；其中：(a)多弧离子镀后；(b)微弧氧化后。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1

1、实验材料：188不锈钢。

2、靶材制备：将铝锭置于真空感应炉中精炼，工艺参数为：温度700℃，保温时间2分钟，真空度2×10^-1Pa。然后浇铸成圆柱形靶锭。对靶锭进行机械加工，制成成型靶材。

3、不锈钢基体材料的喷砂预处理：磨料采用SiO₂，磨料粒度为50微米，喷砂机喷嘴压力为0.3MPa。喷射角度为45°掠射，喷嘴与不锈钢板表面距离保持在2cm左右，粗化时间30s。喷砂后先用大量自来水冲洗再用去离子水清洗，以除去表面残留的砂粒和金属屑。

4、多弧离子镀的制备过程为：膜层沉积前，首先通入氩气，施加脉冲偏压轰击不锈钢表面以去除污物。具体参数为：电弧电流40A，偏压-400V，通氩气真空度：0.2Pa。本底真空度:3×10^-3MPa，占空比10％，加热150度。轰击时间：10分钟。镀膜过程工艺参数:偏压-20V，占空比10％，镀膜时间：0.5小时。

5、微弧氧化：将具有纯铝镀层的不锈钢试样放入微弧氧化电解液中，采用单正向脉冲方式进行微弧氧化。微弧氧化电解液为：硅酸钠10g/L，铝酸钠2g/L，草酸钠5g/L，钨酸钠1g/L，柠檬酸2g/L，其余为水；工艺参数：脉冲频率为500Hz，电流密度为10A/dm²，电压500V，温度为20～50℃，占空比20％，氧化时间为60min。

图1为本实施例在不锈钢表面的离子镀铝涂层的表面和截面形貌。由图1(a)可看出，平径粒径为2μm左右的瘤状突起比较均匀地分布在整个纯铝微晶涂层的表面，涂层的表面均匀致密，不存在缝隙孔洞。图1(b)表明，涂层厚度大致为5μm，涂层致密，无明显的裂纹，断截面发现涂层为柱状晶结构，宽度2μm左右的细长柱状晶笔直纵贯整个涂层。根据图3(a)XRD分析，镀层表面为纯铝相。

图2为离子镀铝涂层经微弧氧化后的表面和截面形貌。由图2(a)可看出，涂层的表面由许多熔融放电颗粒和大小不一的放电微孔所组成，涂层较为均匀致密。图2(b)表明，涂层厚度大致为10μm，其内部存在少量的放电细小微孔，但不贯穿基体，靠近基体的界面处为障碍层，厚度为1μm左右，无任何缺陷和微裂纹，这对镀层结合力的提高有很大的作用。根据图3(b)XRD分析，经微弧氧化后，涂层的晶体结构为三氧化二铝。

由本实施例获得的陶瓷涂层的结合强度为25MPa(GB/T 5210-85)，表面维氏硬度最大可达900HV，耐中性盐雾试验达2000小时(GB/T 10125)，摩擦系数为1.0，磨损量为1.0g(HB5057-93)。

实施例2

1、实验材料：Q235低碳钢。

2、靶材制备：将铝锭置于真空感应炉中精炼，工艺参数为：温800℃，保温时间5分钟，真空度2×10^-1Pa。然后浇铸成圆柱形靶锭。对靶锭进行机械加工，制成成型靶材。

3、低碳钢基体材料的喷砂预处理：磨料采用SiO₂，磨料粒度为100微米，喷砂机喷嘴压力为0.10Mp。喷射角度为45°掠射，喷嘴与低碳钢板表面距离保持在2cm左右，粗化时间30s。喷砂后先用大量自来水冲洗再用去离子水清洗，以除去表面残留的砂粒和金属屑。

4、多弧离子镀的制备过程为：膜层沉积前，首先通入氩气，施加脉冲偏压轰击不锈钢表面以去除污物。具体参数为：电弧电流50A，偏压-500V，通氩气真空度：0.1Pa。本底真空度:3×10^-3MPa，占空比20％，加热200度。轰击时间：10分钟。镀膜过程工艺参数:偏压-80V，占空比30％，镀膜时间：1小时(膜厚10微米)。

5、微弧氧化：将具有纯铝镀层的低碳钢试样放入微弧氧化电解液中，采用单正向脉冲方式进行微弧氧化。微弧氧化电解液为：硅酸钠10g/L，铝酸钠2g/L，草酸钠3g/L，钨酸钠2g/L，柠檬酸1g/L，其余为水；工艺参数：脉冲频率为800Hz，电流密度为10A/dm²，电压450V，温度为20～50℃，占空比50％，氧化时间为50min。

由本实施例获得的陶瓷涂层的结合强度为25MPa(GB/T 5210-85)，表面维氏硬度最大可达1000HV，耐中性盐雾试验达1500小时(GB/T 10125)，摩擦系数为0.6，磨损量为0.8g(HB5057-93)。

实施例3

1、实验材料：2G25铸钢。

2、靶材制备：将铝锭置于真空感应炉中精炼，工艺参数为：温度750℃，保温时间3分钟，真空度3×10^-1Pa。然后浇铸成圆柱形靶锭。对靶锭进行机械加工，制成成型靶材。

3、不锈钢基体材料的喷砂预处理：磨料采用SiO₂，磨料粒度为50微米，喷砂机喷嘴压力为0.3MPa。喷射角度为45°掠射，喷嘴与不锈钢板表面距离保持在2cm左右，粗化时间90s。喷砂后先用大量自来水冲洗再用去离子水清洗，以除去表面残留的砂粒和金属屑。

4、多弧离子镀的制备过程为：膜层沉积前，首先通入氩气，施加脉冲偏压轰击不锈钢表面以去除污物。具体参数为：电弧电流100A，偏压-800V，通氩气真空度：0.1Pa。本底真空度:5×10^-3MPa，占空比20％，加热200度。轰击时间：10分钟。镀膜过程工艺参数:偏压-80V，占空比30％，镀膜时间：2小时(膜厚20微米)。

5、微弧氧化：将具有纯铝镀层的不锈钢试样放入微弧氧化电解液中，采用单正向脉冲方式进行微弧氧化。微弧氧化电解液为：硅酸钠20g/L，铝酸钠1g/L，草酸钠5g/L，钨酸钠2g/L，柠檬酸1g/L，其余为水；工艺参数：脉冲频率为500Hz，电流密度为20A/dm²，电压500V，温度为20～50℃，占空比60％，氧化时间为100min。

由本实施例获得的陶瓷涂层的结合强度为20MPa(GB/T 5210-85)，表面维氏硬度最大可达1000HV，耐中性盐雾试验达2000小时(GB/T 10125)，摩擦系数为1.0，磨损量为0.5g(HB5057-93)。

实施例4

1、实验材料：20#钢。

2、靶材制备：将铝锭置于真空感应炉中精炼，工艺参数为：温810℃，保温时间6分钟，真空度4×10^-1Pa。然后浇铸成圆柱形靶锭。对靶锭进行机械加工，制成成型靶材。

3、不锈钢基体材料的喷砂预处理：磨料采用SiO₂，磨料粒度为200微米，喷砂机喷嘴压力为0.15MPa。喷射角度为45°掠射，喷嘴与不锈钢板表面距离保持在2cm左右，粗化时间30s。喷砂后先用大量自来水冲洗再用去离子水清洗，以除去表面残留的砂粒和金属屑。

4、多弧离子镀的制备过程为：膜层沉积前，首先通入氩气，施加脉冲偏压轰击不锈钢表面以去除污物。具体参数为：电弧电流90A，偏压-600V，通氩气真空度：0.25Pa。本底真空度:4×10^-3MPa，占空比5％，加热300度。轰击时间：20分钟。镀膜过程工艺参数:偏压-100V，占空比50％，镀膜时间：3小时(膜厚30微米)。

5、微弧氧化具体过程为，将具有纯铝镀层的不锈钢试样放入微弧氧化电解液中，采用单正向脉冲方式进行微弧氧化。微弧氧化电解液为：硅酸钠15g/L，铝酸钠1g/L，草酸钠5g/L，钨酸钠1g/L，柠檬酸2g/L，其余为水；工艺参数：脉冲频率为100Hz，电流密度为50A/dm²，电压600V，温度为20～50℃，占空比70％，氧化时间为50min。

由本实施例获得的陶瓷涂层的结合强度为30MPa(GB/T 5210-85)，表面维氏硬度最大可达800HV，耐中性盐雾试验达3000小时(GB/T 10125)，摩擦系数为0.5，磨损量为0.6g(HB5057-93)。

实施例5

1、实验材料：304不锈钢。

2、靶材制备：将铝锭置于真空感应炉中精炼，工艺参数为：温度720℃，保温时间5分钟，真空度5×10^-1Pa。然后浇铸成圆柱形靶锭。对靶锭进行机械加工，制成成型靶材。

3、不锈钢基体材料的喷砂预处理：磨料采用SiO₂，磨料粒度为250微米，喷砂机喷嘴压力为0.3MPa。喷射角度为45°掠射，喷嘴与不锈钢板表面距离保持在2cm左右，粗化时间50s。喷砂后先用大量自来水冲洗再用去离子水清洗，以除去表面残留的砂粒和金属屑。

4、多弧离子镀的制备过程为：膜层沉积前，首先通入氩气，施加脉冲偏压辉光放电轰击不锈钢表面以去除污物。具体参数为：电弧电流50A，偏压-400V，通氩气真空度：0.1Pa。本底真空度:3×10^-3MPa，占空比20％，加热300度。轰击时间：15分钟。镀膜过程工艺参数:偏压-100V，占空比10～50％，镀膜时间：1.5小时(膜厚15微米)。

5、微弧氧化具体过程为，将具有纯铝镀层的不锈钢试样放入微弧氧化电解液中，采用单正向脉冲方式进行微弧氧化。微弧氧化电解液为：硅酸钠5～20g/L，铝酸钠1g/L，草酸钠5g/L，钨酸钠1g/L，柠檬酸2g/L，其余为水；工艺参数：脉冲频率为1000Hz，电流密度为30A/dm²，电压550V，温度为20～50℃，占空比30％，氧化时间为100min。

由本实施例获得的陶瓷涂层的结合强度为40MPa(GB/T 5210-85)，表面维氏硬度最大可达1200HV，耐中性盐雾试验达3000小时(GB/T 10125)，摩擦系数为0.5，磨损量为0.8g(HB5057-93)。

Claims

1.一种碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：该方法首先在碳钢或不锈钢表面制备具有纳米尺度的纯铝镀层，然后在该纯铝镀层表面制备Al₂O₃陶瓷涂层。

2.根据权利要求1所述的碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：采用多弧离子镀方法制备纳米尺度的纯镀铝层；所述多弧离子镀方法包括如下步骤：

(1)制备纯铝靶材；

(2)碳钢或不锈钢基体材料的喷砂预处理；

(3)多弧离子镀制备纯铝镀层。

3.根据权利要求2所述的碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，纯铝靶材的制备过程为：将铝锭置于真空感应炉中精炼，工艺参数为：温度700～850℃，保温时间2～8分钟，真空度1～5×10^-1Pa；然后浇铸成圆柱形靶锭，对靶锭进行机械加工，制成成型靶材。

4.根据权利要求2所述的碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，碳钢或不锈钢基体材料的喷砂预处理过程中：磨料采用SiO₂，磨料粒度为50～300微米，喷砂机喷嘴压力为0.1～0.3MPa；喷射角度为45°掠射，喷嘴与基体材料表面距离保持在1～3cm，粗化时间20～90s。

5.根据权利要求2所述的碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述多弧离子镀制备纯铝镀层过程中：膜层沉积前，首先通入氩气，施加脉冲偏压轰击不锈钢表面以去除污物，具体参数为：电弧电流30～100 A，偏压-400～-1200 V，通氩气真空度0.1～0.3Pa，本底真空度3～5×10^-3MPa，占空比5～30％，加热温度100～400℃，轰击时间5～20分钟；然后进行镀膜，镀膜过程工艺参数为：偏压-20～-100 V，占空比10～50％，镀膜时间0.5～3小时。

6.根据权利要求1所述的碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：采用微弧氧化方法在纯铝镀层表面制备Al₂O₃陶瓷涂层，具体过程为：将制备有纯铝镀层的不锈钢放入微弧氧化电解液中，采用单正向脉冲方式进行微弧氧化；其中：所述微弧氧化电解液组成为：硅酸钠5～20g/L，铝酸钠1～5g/L，草酸钠5～10g/L，钨酸钠1～3g/L，柠檬酸1～5g/L，其余为水；微弧氧化方法工艺参数为：脉冲频率为100～5000 Hz，电流密度为5～50A/dm²，电压400～700V，温度为20～50℃，占空比10～90％，氧化时间为30～150min。

7.一种利用权利要求1所述方法制备的碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层，其特征在于：所述微弧氧化陶瓷涂层覆盖在碳钢或不锈钢表面的纯铝镀层上，其中：所述纯铝镀层厚度为5～30μm，晶粒尺寸为10～100nm；所述微弧氧化陶瓷涂层的厚度为5～30μm，孔隙率为40％～80％，硬度为800～1200HV。

8.根据权利要求7所述的碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层，其特征在于：所述纯铝镀层为柱状晶结构，所述微弧氧化陶瓷涂层的晶体结构为三氧化二铝。

9.根据权利要求7或8所述的碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层，其特征在于：所述微弧氧化陶瓷涂层与基体的结合强度为20～40MPa，涂层表面维氏硬度最大为800～1200HV，耐中性盐雾试验达1000～3000小时，摩擦系数为0.5～1.5，磨损量为0.1～1.0g。