CN106756292A - 一种结合力强陶瓷层铝制熨斗底板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，包括铝合金基部和铝合金基部表面经过微弧氧化形成的陶瓷层，所述铝合金基部组分按重量百分比包括：S i 1～3％，Cu 0.2～0.5％，Mg 0.05～0.1％，Zn 0.1～0.2％，Sr 0.5～1％，Y 0.1‑0.5％，Fe 0.2～0.4％，Mn 0.1‑0.7％，Sc 0.2～0.5％，余量为Al和不可避免的杂质。本发明大幅提高了陶瓷层与铝合金基部的结合力，延长了陶瓷曾的使用寿命，具有耐磨、抗磨损、防粘的优点。
Description
技术领域
本发明涉及熨斗底板技术领域，尤其涉及一种结合力强陶瓷层铝制熨斗底板。
背景技术
铝合金材料由于具有优异的导热性能，其传热效果是不锈钢材料的16倍，且较轻，常被用来制作熨斗底板。但是由于铝合金自身的缺点，如耐磨性不够理想、硬度不够等，目前市售的熨斗底板大多在铝合金材料表面增加一层涂层材料，常见的涂层材料有陶瓷复合材料、金属合金、聚酯类等，涂层不仅保护了金属基体免受划损，而且增加了熨斗底板的力学性能。但是由于涂层与金属基体之间的结合力不够，长期使用导致涂层的脱落，影响使用效果。
发明内容
本发明提出了一种结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，在铝合金表面采用微弧氧化形成陶瓷层，大幅提高了陶瓷层与铝合金基部的结合力，结合力达到了40MPa，延长了陶瓷曾的使用寿命，具有耐磨、抗磨损、防粘的优点。
本发明提出的一种结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，包括铝合金基部和铝合金基部表面经过微弧氧化形成的陶瓷层，所述铝合金基部组分按重量百分比包括：Si 1～3％，Cu0.2～0.5％，Mg 0.05～0.1％，Zn 0.1～0.2％，Sr 0.5～1％，Y 0.1～0.5％，Fe 0.2～0.4％，Mn 0.1～0.7％，Sc 0.2～0.5％，余量为Al和不可避免的杂质。
优选地，Si在铝合金基部重量百分比为1％、1.2％、1.4％、1.5％、1.6％、1.8％、2％、2.2％、2.3％、2.5％、2.7％、2.9％、3％；Cu在铝合金基部重量百分比为0.2％、0.22％、0.25％、0.27％、0.3％、0.32％、0.35％、0.38％、0.4％、0.43％、0.45％、0.47％、0.5％；Mg在铝合金基部重量百分比0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％；Zn在铝合金基部重量百分比为0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.2％；Sr在铝合金基部重量百分比为0.5％、0.55％、0.57％、0.6％、0.62％、0.65％、0.7％、0.73％、0.75％、0.8％、0.85％、0.88％、0.9％、0.95％、0.97％、1％；Y在铝合金基部重量百分比为0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％；Fe在铝合金基部重量百分比为0.2％、0.23％、0.25％、0.27％、0.3％、0.33％、0.35％、0.37％、0.4％；Mn在铝合金基部重量百分比为0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％、0.55％、0.6％、0.65％、0.7％；Sc在铝合金基部重量百分比为0.2％、0.23％、0.25％、0.27％、0.3％、0.33％、0.35％、0.37％、0.4％、0.43％、0.45％、0.47％、0.5％。
优选地，Mg和Cu的重量比为1：5～7。
优选地，Mg和Zn的重量比为1：2～3。
优选地，铝合金基部表面微弧氧化的过程如下：在电解液中加入锆粉、石墨烯、钼粉得到混合液；将铝合金基部放入装有混合液的电解槽中作为阳极，以不锈钢为阴极，将非对称正负脉冲电源加载在正、阴极上，电解液温度10～20℃，通电时间为5～15min。
优选地，在电解液中，氢氧化钾浓度为2～6g/L，硅酸钠浓度为5～20g/L，钨酸钠浓度为1～10g/L。
优选地，正向电流密度13～17mA/cm2,负向电流密度4～6mA/cm2。
优选地，正向电流密度15mA/cm2,负向电流密度5mA/cm2。
优选地，电源正脉冲占空比为30％～50％。
优选地，电源负脉冲占空比为30％～50％。
优选地，电源正脉冲占空比为45％，电源负脉冲占空比为45％。
优选地，锆粉与电解液的重量体积比g：l为2～5：1。
优选地，锆粉与电解液的重量体积比g：l为3.5：1。
优选地，石墨烯与电解液的重量体积比g：l为4～10：1。
优选地，石墨烯与电解液的重量体积比g：l为7：1。
优选地，钼粉与电解液的重量体积比g：l为2～5：1。
优选地，钼粉与电解液的重量体积比g：l为3.5：1。
优选地，铝合金基部组分按重量百分比包括：Si 2％，Cu 0.35％，Mg 0.075％，Zn0.15％，Sr 0.75％，Y 0.3％，Fe 0.3％，Mn 0.4％，Sc 0.35％，余量为Al和不可避免的杂质。
各组分在本发明中的作用：
Si：与铝形成铝硅体系，在铸造过程中形成具有α铝相和共晶硅相的混杂结构，可以极大改善机械强度。
Cu：细化杂质微粒，与Al、Ti固溶强化，提高耐磨性能。
Mg、Cu和Zn配合使用，与Al形成多种固溶相，提高了耐磨性和耐热性，更重要的三者在微弧氧化过程中协同作用，促使陶瓷薄膜层中的γ-Al2O3转变为α-Al2O3，大幅提高了陶瓷薄膜中α-Al2O3的含量。
Sr：可将Al-Si系合金的共晶Si的晶粒细化并变成粒状，使合金的强度和韧度获得很大提高，属于环保产品。
Y：与Al、Cu等形成弥散分布的高熔点化合物，提升了铝合金材料的热稳定性与耐热性；Y具有和Sc类似的性能，协同作用。
Mn和Fe：在铝合金中析出Al-Mn、Al-Fe-Mn-Si、Al-Fe-Si固溶相提高耐磨性和耐热的粘着性。
Sc：Sc和Al会形成ScAl3、ScAl2、ScAl等多种化合物，Sc在所有稀土元素中原子半径是最小的，且与Al的距离较近，在结晶过程中容易形成过饱和的固溶体，在加热和挤压过程中容易析出共格的ScAl3，熔点高，能强烈抑制再结晶过程和提高合金的稳定性。
本发明在铝合金基部表面采用微弧氧化形成陶瓷层，阀金属Al、Mg在铝合金基部表面原位生长，形成的陶瓷层与基部结合紧密，两者之间不存在结合缝隙，克服了陶瓷膜层与金属结合致密性差和结合力不强的缺点；控制Mg和Cu及Mg和Zn合适的配比，在金属基部表面形成以α-Al2O3晶型为主的陶瓷薄膜层，提高了耐磨性和耐热性，并且在大量实验和探索的基础上，得到了Mg、Cu、Zn三者含量与陶瓷薄膜层氧化铝晶型组分的关系，当Mg和Cu的重量比为5～7：1，Mg和Zn的重量比为2～3：1时，熨斗底板的强度和耐磨性能最佳，铝合金基部与陶瓷层之间结合最紧密；微弧氧化电解液中加入石墨烯，降低了陶瓷涂层的摩擦系数，增强了熨斗使用过程中的不沾效果，同时与锆粉、钼粉作用形成碳化锆、碳化钼，两者配合作用提高了熨斗底板的硬度、耐磨性和抗磨损能力，同时具有较高的抗氧化能力和耐腐蚀性能；石墨烯在微弧氧化过程中易于金属基部中的Si作用形成碳化硅，进一步增强了陶瓷层与金属基部的结合力，使陶瓷层在使用过程中不易脱落，延长了使用寿命，降低了消费成本；本发明工艺简便，易操作，对环境无污染。
具体实施方式
实施例1
一种结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，包括铝合金基部和铝合金基部表面经过微弧氧化形成的陶瓷层，所述铝合金基部组分按重量百分比包括：Si 2％，Cu 0.35％，Mg0.075％，Zn 0.15％，Sr 0.75％，Y 0.3％，Fe 0.3％，Mn 0.4％，Sc 0.35％，余量为Al和不可避免的杂质。
实施例2
一种结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，包括铝合金基部和铝合金基部表面经过微弧氧化形成的陶瓷层，所述铝合金基部组分按重量百分比包括：Si 3％，Cu 0.2％，Mg 0.1％，Zn 0.1％，Sr 1％，Y 0.1％，Fe 0.4％，Mn 0.1％，Sc 0.5％，余量为Al和不可避免的杂质；
铝合金基部表面微弧氧化的过程如下：在电解液中加入锆粉、石墨烯、钼粉得到混合液；将铝合金基部放入装有混合液的电解槽中作为阳极，以不锈钢为阴极，将非对称正负脉冲电源加载在正、阴极上，电解液温度15℃，通电时间为10min。。
实施例3
一种结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，包括铝合金基部和铝合金基部表面经过微弧氧化形成的陶瓷层，所述铝合金基部组分按重量百分比包括：Si 1％，Cu 0.5％，Mg0.05％，Zn 0.2％，Sr 0.5％，Y 0.5％，Fe 0.2％，Mn 0.7％，Sc 0.2％，余量为Al和不可避免的杂质；
铝合金基部表面微弧氧化的过程如下：在电解液中加入锆粉、石墨烯、钼粉得到混合液，在电解液中，氢氧化钾浓度为4g/L，硅酸钠浓度为10g/L，钨酸钠浓度为5g/L。；将铝合金基部放入装有混合液的电解槽中作为阳极，以不锈钢为阴极，将非对称正负脉冲电源加载在正、阴极上，电解液温度10℃，通电时间为15min，正向电流密度15mA/cm2,负向电流密度5mA/cm2，锆粉与电解液的重量体积比g：l为3.5，石墨烯与电解液的重量体积比g：l为7，钼粉与电解液的重量体积比g：l为3.5。
实施例4
一种结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，包括铝合金基部和铝合金基部表面经过微弧氧化形成的陶瓷层，所述铝合金基部组分按重量百分比包括：Si 2％，Cu 0.35％，Mg0.075％，Zn 0.15％，Sr 1％，Y 0.1％，Fe 0.3％，Mn 0.4％，Sc 0.3％，余量为Al和不可避免的杂质；
铝合金基部表面微弧氧化的过程如下：在电解液中加入锆粉、石墨烯、钼粉得到混合液，在电解液中，氢氧化钾浓度为2g/L，硅酸钠浓度为20g/L，钨酸钠浓度为8g/L。；将铝合金基部放入装有混合液的电解槽中作为阳极，以不锈钢为阴极，将非对称正负脉冲电源加载在正、阴极上，电解液温度20℃，通电时间为5min，电解液的组成浓度为，正向电流密度13mA/cm2,负向电流密度6mA/cm2，锆粉与电解液的重量体积比g：l为2，石墨烯与电解液的重量体积比g：l为7，钼粉与电解液的重量体积比g：l为5。
实施例5
一种结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，包括铝合金基部和铝合金基部表面经过微弧氧化形成的陶瓷层，所述铝合金基部组分按重量百分比包括：Si 3％，Cu 0.25％，Mg0.05％，Zn 0.15％，Sr 0.75％，Y 0.3％，Fe 0.25％，Mn 0.55％，Sc 0.4％，余量为Al和不可避免的杂质；
铝合金基部表面微弧氧化的过程如下：在电解液中加入锆粉、石墨烯、钼粉得到混合液，在电解液中，氢氧化钾浓度为6g/L，硅酸钠浓度为5g/L，钨酸钠浓度为10g/L。；将铝合金基部放入装有混合液的电解槽中作为阳极，以不锈钢为阴极，将非对称正负脉冲电源加载在正、阴极上，电解液温度15℃，通电时间为10min，正向电流密度17mA/cm2,负向电流密度4mA/cm2，锆粉与电解液的重量体积比g：l为5，石墨烯与电解液的重量体积比g：l为7，钼粉与电解液的重量体积比g：l为2。
实施例6
一种结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，包括铝合金基部和铝合金基部表面经过微弧氧化形成的陶瓷层，所述铝合金基部组分按重量百分比包括：Si 2.5％，Cu 0.5％，Mg0.1％，Zn 0.15％，Sr 0.6％，Y 0.35％，Fe 0.3％，Mn 0.4％，Sc 0.35％，余量为Al和不可避免的杂质；
铝合金基部表面微弧氧化的过程如下：在电解液中加入锆粉、石墨烯、钼粉得到混合液，在电解液中，氢氧化钾浓度为6g/L，硅酸钠浓度为20g/L，钨酸钠浓度为7g/L。；将铝合金基部放入装有混合液的电解槽中作为阳极，以不锈钢为阴极，将非对称正负脉冲电源加载在正、阴极上，电解液温度15℃，通电时间为10min，正向电流密度15mA/cm2,负向电流密度5mA/cm2，锆粉与电解液的重量体积比g：l为2，石墨烯与电解液的重量体积比g：l为4，钼粉与电解液的重量体积比g：l为2。
实施例7
一种结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，包括铝合金基部和铝合金基部表面经过微弧氧化形成的陶瓷层，所述铝合金基部组分按重量百分比包括：Si 2.5％，Cu 0.42％，Mg0.06％，Zn 0.18％，Sr 0.6％，Y 0.35％，Fe 0.3％，Mn 0.4％，Sc 0.35％，余量为Al和不可避免的杂质；
铝合金基部表面微弧氧化的过程如下：在电解液中加入锆粉、石墨烯、钼粉得到混合液，在电解液中，氢氧化钾浓度为6g/L，硅酸钠浓度为20g/L，钨酸钠浓度为7g/L；将铝合金基部放入装有混合液的电解槽中作为阳极，以不锈钢为阴极，将非对称正负脉冲电源加载在正、阴极上，电解液温度15℃，通电时间为10min，正向电流密度15mA/cm2,负向电流密度5mA/cm2，锆粉与电解液的重量体积比g：l为2，石墨烯与电解液的重量体积比g：l为4，钼粉与电解液的重量体积比g：l为2。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，其特征在于，包括铝合金基部和铝合金基部表面经过微弧氧化形成的陶瓷层，所述铝合金基部组分按重量百分比包括：Si 1～3％，Cu0.2～0.5％，Mg 0.05～0.1％，Zn 0.1～0.2％，Sr 0.5～1％，Y 0.1～0.5％，Fe 0.2～0.4％，Mn 0.1～0.7％，Sc 0.2～0.5％，余量为Al和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的具有陶瓷薄膜层铝制熨斗底板，其特征在于，Mg和Cu的重量比为1：5～7；优选地，Mg和Zn的重量比为1：2～3。
3.根据权利要求1所述的结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，其特征在于，铝合金基部表面微弧氧化的过程如下：在电解液中加入锆粉、石墨烯、钼粉得到混合液；将铝合金基部放入装有混合液的电解槽中作为阳极，以不锈钢为阴极，将非对称正负脉冲电源加载在正、阴极上，电解液温度10～20℃，通电时间为5～15min。
4.根据权利要求3所述的结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，其特征在于，在电解液中，氢氧化钾浓度为2～6g/L，硅酸钠浓度为5～20g/L，钨酸钠浓度为1～10g/L。
5.根据权利要求3所述的结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，其特征在于，正向电流密度13～17mA/cm2,负向电流密度4～6mA/cm2。
6.根据权利要求5所述的结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，其特征在于，正向电流密度15mA/cm2,负向电流密度5mA/cm2。
7.根据权利要求3所述的结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，其特征在于，锆粉与电解液的重量体积比g：l为2～5：1；优选地，锆粉与电解液的重量体积比g：l为3.5：1。
8.根据权利要求3所述的结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，其特征在于，石墨烯与电解液的重量体积比g：l为4～10：1；优选地，石墨烯与电解液的重量体积比g：l为7：1。
9.根据权利要求3所述的结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，其特征在于，钼粉与电解液的重量体积比g：l为2～5：1；优选地，钼粉与电解液的重量体积比g：l为3.5：1。
10.根据权利要求1-9任一项所述的结合力强陶瓷层铝制熨斗底板，其特征在于，铝合金基部组分按重量百分比包括：Si 2％，Cu 0.35％，Mg 0.075％，Zn 0.15％，Sr 0.75％，Y0.3％，Fe 0.3％，Mn 0.4％，Sc 0.35％，余量为Al和不可避免的杂质。
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Denomination of invention: A strong bonding ceramic layer aluminum iron bottom plate Effective date of registration: 20231211 Granted publication date: 20190419 Pledgee: Anhui Dingyuan Minfeng Rural Bank Co.,Ltd. Pledgor: ANHUI YUCAN NEW MATERIAL TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023980070550 |
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