CN111139412B - 一种汽车空调零部件用铝合金材料的表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车空调零部件用铝合金材料的表面处理方法，属于汽车材料制备技术领域。该方法包括：(1)将铝合金零件进行去应力热处理；(2)在去应力处理后的铝合金零件上镀覆复合镀层；(3)对带复合镀层的铝合金零件进行真空热处理；(4)将真空热处理后的零件放入抛光设备中进行粗磨抛光处理；(5)将粗磨后的零件进行中磨抛光处理；(6)将中磨后的零件进行精磨抛光处理；(7)抛光处理后的零件进行超声清洗、烘干。经本发明方法“真空热处理+3道次抛光”处理后的镀层较原始镀层的摩擦系数和粗糙度得到极大降低，硬度得到大幅提升，汽车实车系统耐久试验考核表明镀层零件的服役寿命提高10倍以上。

Description

一种汽车空调零部件用铝合金材料的表面处理方法
技术领域
本发明涉及一种汽车空调零部件用铝合金材料的表面处理方法，属于汽车材料制备技术领域。
背景技术
近年来，随着汽车工业的快速发展，对汽车零部件所用材料提出了更高的要求。例如，要求所用材料具有低密度，以满足汽车轻量化要求；同时，还要求材料具有高强、高耐磨等力学和物理性能，以提高零部件的服役寿命，延长报废周期，减少废弃物污染。以汽车空调系统为例，其核心部件是空调压缩机，例如，旋叶式压缩机的缸套、前后端板、转子以及叶片等核心部件采用轻质的Al-Cu-Mg-Si或Al-Cu-Mg-Si-X(合金中X组元为Fe、Ni、Ag元素中的一种)铝合金制备，以满足轻量化要求，但上述材料的硬度和耐磨性相对不足，长时间服役时容易发生磨损而失效。例如，Al-Cu-Mg-Si-X铝合金叶片在与转子接触过程中，叶片-转子之间将形成摩擦副，压缩机长时间工作对叶片形成频繁的摩擦，发热、造成叶片磨损，使用寿命下降。而在叶片表面镀覆一层具有高硬度、高耐磨性能的金属镀层是确保叶片长寿命使用的关键。
目前，在叶片表面镀覆Ni-P、Ni-Co-P或Ni-Mo-P镀层可在一定程度上提高材料的表面硬度、耐磨性和抗腐蚀性能，但叶片零件在空调压缩机中长时间高速运转环境下，单一的Ni-P、Ni-Co-P或Ni-Mo-P镀层硬度和耐磨性仍然不能满足使用要求。因此，需要在上述单一镀层中引入陶瓷或非金属颗粒(如SiC、Al2O3，Si3N4，Si，石墨颗粒等)，对镀层进行弥散强化，形成复合镀层，进一步提高镀层的硬度和耐磨性。然而，颗粒在提高镀层性能的同时，会造成镀层表面粗糙度和摩擦系数增大、表面平整度和光洁度降低，导致叶片运行过程中因滑动不良而发生卡死失效。因此，为了提高叶片的使用寿命，还需要提高其表面复合镀层的平整度，降低粗糙度和摩擦系数。
据公开文献资料报道，提高金属镀层表面质量(高平整度、高光洁度、低粗糙度)最有效的方法是进行表面机械抛光处理。例如，采用磨削作用较强的粗抛抛光工艺，可以快速达到去除镀层表面毛刺和凹凸不平组织的作用，使镀层表面平整度大幅提高，但粗抛对镀层粗糙度降低效果不明显，同时由于粗抛抛光磨削作用较大，会对镀层造成破坏(镀层起皮、剥落)，使零件失效。而采用磨削作用较弱的精抛抛光工艺，可以较大程度提高镀层的表面光洁度，降低粗糙度，但精抛较难去除镀层毛刺和表面凹凸不平组织，镀层表面平整度不足。因此，需要选取合适的抛光处理工艺，一方面可以快速有效去除镀层毛刺和表面凸起物(提高平整度)，同时还能够保护镀层(不起皮、不剥落)，降低镀层粗糙度和摩擦系数。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高汽车空调零部件用铝合金材料服役寿命的表面处理方法，以提高零件的耐磨性，延长使用寿命。综合考虑各种影响因素，本发明为了提高汽车空调叶片的服役寿命，在叶片零件表面进行复合金属镀层镀覆，以提高叶片的耐磨性；对镀层进行热处理提高镀层本身的硬度和耐磨性；对镀层进行较短时间的粗抛抛光处理，快速去除镀层毛刺和凹凸不平组织，接着进行较长时间的中抛和精抛处理，获得粗糙度低、组织无破损、服役寿命长的叶片零件。
为实现上述目的，本发明使用以下技术方案：
一种汽车空调零部件用铝合金材料的表面处理方法，包括以下步骤：
(1)将铝合金零件进行去应力热处理；
(2)在去应力处理后的铝合金零件上镀覆复合镀层；
(3)对带复合镀层的铝合金零件进行真空热处理；
(4)将真空热处理后的零件放入抛光设备中进行粗磨抛光处理；
(5)将粗磨后的零件进行中磨抛光处理；
(6)将中磨后的零件进行精磨抛光处理；
(7)抛光处理后的零件进行超声清洗、烘干。
本发明中，汽车空调零部件用铝合金材料为Al-Cu-Mg-Si-X合金，合金中X组元为Fe、Ni和Ag元素中的一种。
在步骤(1)中，所述的去应力热处理的温度为150～250℃，热处理时间为2-20小时，零件经热处理后出炉空冷。去应力处理的目的是确保铝合金基材尺寸稳定，避免化学镀/电镀后，基体残余应力释放而降低镀层与基体之间的结合力，影响镀层寿命。
在步骤(2)中，所述的复合镀层的制备方法为化学镀或电镀，镀层厚度为10-20μm；镀层由复合镍镀层与陶瓷或非金属颗粒组成，成分为ni/x，其中ni代表Ni-P、Ni-Co-P和Ni-Mo-P合金中的一种，x代表Al2O3、Si3N4、SiC、Si和石墨颗粒中的一种；复合镀层中，x的体积百分比含量为2-20％，ni的体积百分比含量为80-98％。
在步骤(3)中，对镀层的热处理为真空热处理，设备为箱式或井式真空炉，热处理温度为150～350℃，保温时间为2-30小时，真空度为1×10Pa～5×10Pa；真空环境可有效避免镀层在高温下氧化变色。
在步骤(4)中，粗磨抛光处理设备为振动式、滚桶式、行星式和磁力式抛光机(光饰机)中的一种；粗磨磨料为尺寸a×a毫米(a＝3～30)的斜三角棕刚玉或白刚玉；所用铝合金清洗剂质量百分比浓度为0.2～10％，铝合金光亮剂质量百分比浓度为0.2～10％，清洗剂与光亮剂的质量比为1:3～3:1，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/60～1/2；抛光时间为0.5～4h。
在步骤(5)中，中磨抛光处理设备为振动式、滚桶式、行星式和磁力式抛光机(光饰机)中的一种；磨料为尺寸Φ1～20mm的球形棕刚玉或白刚玉，所用铝合金清洗剂质量百分比浓度为0.2～10％，铝合金光亮剂质量百分比浓度为0.2～10％，清洗剂与光亮剂质量比为1:3～3:1，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/60～1/2，抛光时间为1～10h。
在步骤(6)中，精磨抛光处理设备为振动式、滚桶式、行星式和磁力式抛光机(光饰机)中的一种，磨料为Φ1～20mm的球形高铝瓷，或尺寸a×b毫米(其中a＝1～4，b＝3～14)的圆柱高频瓷，或尺寸c×d毫米(其中c＝Φ0.2～1.5，d＝3～15)钢针；所用铝合金清洗剂质量百分比浓度0.2～10％，铝合金光亮剂质量百分比浓度0.2～10％，清洗剂与光亮剂质量比为1:3～3:1，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/60～1/2，抛光时间1～10h。
在步骤(7)中，将抛光处理后的镀层零件放置在尼龙网兜内进行超声清洗，避免镀层直接接触超声设备而造成镀层碰伤破损。
本发明的优点在于：
Al-Cu-Mg-Si-X(X组元为Fe、Ni、Ag元素中的一种)叶片材料在汽车空调压缩机中使用时，材料耐磨性不足，磨损量大，零件使用寿命低。本发明在Al-Cu-Mg-Si-X合金表面进行复合金属镀层镀覆，增强铝合金耐磨性；通过对叶片镀层进行热处理和多道次抛光处理，大幅提高镀层硬度，降低摩擦系数和表面粗糙度，延长零件的服役寿命。
附图说明
图1-1和图1-2分别是铝合金叶片镀层原始外观和微观组织。
图2-1和图2-2分别是铝合金叶片镀层经“真空热处理+3道次抛光”处理后的外观和微观组织。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，但本发明的实施方式不仅限于此。
本发明汽车空调零部件用铝合金材料为Al-Cu-Mg-Si/X(合金中X组元为Fe、Ni、Ag元素中的一种)，其表面处理包括以下步骤：
(1)将铝合金零件表面进行去应力热处理；铝合金去应力热处理温度为150～250℃，保温时间2-20小时；零件到温后出炉空冷；
(2)对去应力处理后的铝合金零件进行镀层镀覆处理；金属镀层制备方法为化学镀或电镀；镀层由复合镍镀层与颗粒组合而成，成分为ni/x(其中ni代表Ni-P、Ni-Co-P、Ni-Mo-P中的一种，x代表Al2O3、Si3N4、SiC、Si、石墨颗粒中的一种)；
(3)对铝合金镀层零件进行真空热处理；镀层热处理设备为箱式或井式真空炉，热处理真空度(1～5)×10Pa，温度150～350℃，保温时间2-30小时；
(4)将镀层铝合金零件放入抛光设备中进行粗磨抛光处理；粗磨设备为振动式/滚桶式/行星式/磁力式抛光机(光饰机)中的一种，粗磨磨料为尺寸a×a毫米(a＝3～30)的斜三角棕刚玉或白刚玉，所用铝合金清洗剂浓度0.2～10％，铝合金光亮剂浓度0.2～10％(清洗剂与光亮剂比例1:3～3:1，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/60～1/2)，抛光时间0.5～4h；
(5)将粗磨后的零件进行中磨抛光处理；中磨设备为振动式/滚桶式/行星式/磁力式抛光机(光饰机)中的一种，磨料为尺寸Φ1～20mm球形棕刚玉或白刚玉，所用铝合金清洗剂浓度0.2～10％，铝合金光亮剂浓度0.2～10％(清洗剂与光亮剂比例1:3～3:1，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/60～1/2)，抛光时间1～10h；
(6)将中磨后的零件进行精磨抛光处理；精磨设备为振动式/滚桶式/行星式/磁力式抛光机(光饰机)中的一种，磨料为Φ1～20mm球形高铝瓷，或尺寸a×b毫米(其中a＝Φ1～4，b＝3～14)圆柱高频瓷，或尺寸c×d毫米(其中c＝Φ0.2～1.5，d＝3～15)钢针。所用铝合金清洗剂浓度0.2～10％，铝合金光亮剂浓度0.2～10％(清洗剂与光亮剂比例1:3～3:1，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/60～1/2)，抛光时间1～10h；
(7)抛光处理后的零件进行超声清洗、烘干。镀层零件放置在尼龙网兜内进行超声清洗，避免镀层直接接触超声设备而造成镀层碰伤破损。
如图1所示，是铝合金零件镀层表面原始外观和微观组织照片，显示镀层外观灰暗，无金属光泽，并且微观组织呈现凹凸不平状；图2是铝合金零件镀层经过“热处理+3道次抛光”处理后，表面光亮，无镀层剥落起皮现象，微观组织呈现平整状。
实施例1
首先对AlCuMgSiFe铝合金零件进行去应力热处理，热处理温度160℃，保温时间10h；将去应力理后的零件进行化学镀Ni-Co-P/石墨镀层(其中石墨的体积百分比含量为2-20％；Ni-Co-P的体积百分比含量为80-98％)，镀层厚度为10μm；对镀层零件进行真空热处理(热处理目的为去除镀层残余应力和残留水分，提高镀层硬度；真空环境避免镀层氧化变色)，真空度1×10Pa，加热温度为180℃，保温时间5h；对热处理后的镀层表面进行3道次抛光，首先进行粗抛抛光处理，设备为三维振动式抛光机，磨料为4×4mm斜三角棕刚玉，清洗剂质量百分比浓度0.5％，光亮剂质量百分比浓度0.5％(清洗剂与光亮剂质量比例1:3，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/30)，粗抛时间0.5h；将粗抛后的镀层零件进行中抛抛光，中抛设备为三维振动式抛光机，磨料为Φ4mm球形白刚玉，清洗剂质量百分比浓度0.5％，光亮剂质量百分比浓度0.5％(清洗剂与光亮剂质量比例为1:3，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/30)，中抛时间3h；将中抛后的镀层零件进行精抛抛光，精抛设备为三维振动式抛光机，磨料为Φ1×3mm圆柱形高频瓷，清洗剂质量百分比浓度0.5％，光亮剂质量百分比浓度0.5％(清洗剂与光亮剂质量比例1:3，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/30)，精抛时间4h；最后将经过3道次抛光处理后的镀层零件放入尼龙网兜进行超声波清洗，清洗时间3min，之后烘干。
本实施例Ni-Co-P/石墨原始镀层粗糙度为Ra0.70μm，镀层外观灰暗，无金属光泽，并且微观组织呈现凹凸不平状，如附图1所示；镀层经过“真空热处理+3道次抛光”处理后，粗糙度Ra0.15μm，表面光亮，无镀层剥落起皮现象，微观组织呈平整状，如附图2所示。原始镀层摩擦系数为0.60，处理后的镀层摩擦系数为0.15(往复式摩擦试验，实验条件为摩擦对偶Φ3mm的GCr15钢球，载荷50N，摩擦频率200mm/min，摩擦长度5mm)。原始镀层表面硬度为600HV，处理后的镀层硬度850HV。镀层零件装入汽车实车系统耐久试验台上进行断续耐久考核，原始镀层零件运转100h卡死失效，处理后的镀层零件经过1000h仍运行正常，寿命至少提高10倍。
表1原始Ni-Co-P/石墨镀层性能与“真空热处理+3道次抛光”处理后镀层性能
镀层性能 表面硬度 摩擦系数 粗糙度 考核寿命
原始Ni-Co-P/石墨镀层 600HV 0.60 Ra0.70μm 100h
处理后的Ni-Co-P/石墨镀层 850HV 0.15 Ra0.15μm ＞1000h
实施例2
首先对AlCuMgSiNi合金零件进行去应力热处理，热处理温度180℃，保温时间8h；将去应力理后的零件进行电镀Ni-Mo-P/SiC镀层(SiC的体积百分比含量为2-20％，Ni-Mo-P的体积百分比含量为80-98％)，镀层厚度为15μm；对镀层零件进行真空热处理(热处理目的为去除镀层残余应力和残留水分，提高镀层硬度；真空环境避免镀层氧化变色)，真空度2×10Pa，加热温度为250℃，保温时间3h；对热处理后的镀层表面进行3道次抛光，首先进行粗抛抛光处理，设备为行星式抛光机，磨料为10×10mm斜三角白刚玉，清洗剂质量百分比浓度1％，光亮剂质量百分比浓度1％(清洗剂与光亮剂质量比例1:2，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/20)，粗抛时间1h；将粗抛后的镀层零件进行中抛抛光，中抛设备为行星式抛光机，磨料为Φ5mm球形白刚玉，清洗剂质量百分比浓度1％，光亮剂质量百分比浓度1％(清洗剂与光亮剂质量比例1:2，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/20)，中抛时间4h；将中抛后的镀层零件进行精抛抛光，精抛设备为行星式抛光机，Φ5mm球形高铝瓷，清洗剂质量百分比浓度1％，光亮剂质量百分比浓度1％(清洗剂与光亮剂质量比例1:2，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/20)，精抛时间6h；最后将经过3道次抛光处理后的镀层零件放入尼龙网兜进行超声波清洗，清洗时间5min，之后烘干。
本实施例Ni-Mo-P/SiC原始镀层粗糙度为Ra0.80μm，镀层外观灰暗，无金属光泽，并且微观组织呈现凹凸不平状；镀层经过“真空热处理+3道次抛光”处理后，粗糙度Ra0.20μm，表面光亮，无镀层剥落起皮现象，微观组织呈平整状)。原始镀层摩擦系数为0.65，处理后的镀层摩擦系数为0.20(往复式摩擦试验，实验条件为摩擦对偶Φ3mm的GCr15钢球，载荷50N，摩擦频率200mm/min，摩擦长度5mm)。原始镀层表面硬度为680HV，处理后的镀层硬度1000HV。镀层零件装入汽车实车系统耐久试验台上进行断续耐久考核，原始镀层零件运转80h卡死失效，处理后的镀层零件经过1000h仍运行正常，寿命至少提高12.5倍。
表2原始Ni-Mo-P/SiC镀层性能与“真空热处理+3道次抛光”处理后镀层性能
镀层性能 表面硬度 摩擦系数 粗糙度 考核寿命
原始Ni-Mo-P/SiC镀层 680HV 0.65 Ra0.80μm 80h
处理后的Ni-Mo-P/SiC镀层 1000HV 0.20 Ra0.20μm ＞1000h
实施例3
首先对AlCuMgSiAg合金零件进行去应力热处理，热处理温度210℃，保温时间5h；将去应力理后的零件进行化学镀Ni-P/Si3N4镀层(Si3N4的体积百分比含量为2-20％，Ni-P的体积百分比含量为80-98％)，镀层厚度为12μm；对镀层零件进行真空热处理(热处理目的为去除镀层残余应力和残留水分，提高镀层硬度；真空环境避免镀层氧化变色)，真空度1.5×10Pa，加热温度为190℃，保温时间6h；对热处理后的镀层表面进行3道次抛光，首先进行粗抛抛光处理，设备为三维振动式抛光机，磨料为6×6mm斜三角棕刚玉，清洗剂质量百分比浓度3％，光亮剂质量百分比浓度3％(清洗剂与光亮剂质量比例1:1，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/15)，粗抛时间2h；将粗抛后的镀层零件进行中抛抛光，中抛设备为滚筒式抛光机，磨料为Φ5mm球形白刚玉，清洗剂质量百分比浓度3％，光亮剂质量百分比浓度3％(清洗剂与光亮剂质量比例1:1，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/15)，中抛时间6h；将中抛后的镀层零件进行精抛抛光，精抛设备为磁力抛光机，磨料为Φ1×10mm的304不锈钢针，清洗剂质量百分比浓度3％，光亮剂质量百分比浓度3％(清洗剂与光亮剂质量比例1:1，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/15)，精抛时间8h；最后将经过3道次抛光处理后的镀层零件放入尼龙网兜进行超声波清洗，清洗时间5min，之后烘干。
本实施例Ni-P/Si3N4原始镀层粗糙度为Ra0.61μm，镀层外观灰暗，无金属光泽，并且微观组织呈现凹凸不平状；镀层经过“真空热处理+3道次抛光”处理后，粗糙度Ra0.10μm，表面光亮，无镀层剥落起皮现象，微观组织呈平整状。原始镀层摩擦系数为0.58，处理后的镀层摩擦系数为0.13(往复式摩擦试验，实验条件为摩擦对偶Φ3mm的GCr15钢球，载荷50N，摩擦频率200mm/min，摩擦长度5mm)。原始镀层表面硬度为580HV，处理后的镀层硬度900HV。镀层零件装入汽车实车系统耐久试验台上进行断续耐久考核，原始镀层零件运转90h卡死失效，处理后的镀层零件经过1000h仍运行正常，寿命至少提高11.1倍。
表3原始Ni-P/Si3N4镀层性能与“真空热处理+3道次抛光”处理后镀层性能
镀层性能 表面硬度 摩擦系数 粗糙度 考核寿命
原始Ni-P/Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>镀层 580HV 0.58 Ra0.61μm 90h
处理后的Ni-P/Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>镀层 900HV 0.13 Ra0.10μm ＞1000h
本发明方法首先对Al-Cu-Mg-Si-X(合金中X组元为Fe、Ni、Ag元素中的一种)铝合金零件去应力处理，然后进行表面金属复合镀层镀覆，接着对镀层进行真空热处理，最后对镀层进行抛光处理。铝合金零件表面的镀层为复合镍镀层与颗粒组合而成，成分为ni/x(其中ni代表Ni-P、Ni-Co-P、Ni-Mo-P中的一种，x代表Al2O3、Si3N4、SiC、Si、石墨颗粒中的一种)；原始ni/x镀层外观灰暗，微观组织表面凹凸不平；经过“真空热处理+3道次抛光”处理后，ni/x镀层外观光亮，微观组织平整，并且保持了镀层结构完整(镀层未起皮、剥落)。镀层性能结果表明，“真空热处理+3道次抛光”处理后的ni/x镀层较原始镀层的摩擦系数和粗糙度得到极大降低，硬度得到大幅提升，汽车实车系统耐久试验考核表明镀层零件的服役寿命提高10倍以上。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种汽车空调零部件用铝合金材料的表面处理方法，包括以下步骤：
（1）所述的汽车空调零部件用铝合金材料为Al-Cu-Mg-Si-X合金，其中X为Fe、Ni和Ag元素中的一种；将铝合金零件进行去应力热处理，所述的去应力热处理的温度为150~250℃，热处理时间为2-20小时；
（2）在去应力处理后的铝合金零件上镀覆复合镀层；
（3）对带复合镀层的铝合金零件进行真空热处理，热处理温度为150~350℃，保温时间为2-30小时；
（4）将真空热处理后的零件放入抛光设备中进行粗磨抛光处理，所述的粗磨抛光处理设备为振动式、滚桶式、行星式和磁力式抛光机或光饰机中的一种；磨料为尺寸a×a毫米，其中a=3~30的斜三角棕刚玉或白刚玉；所用铝合金清洗剂质量百分比浓度为0.2~10%，铝合金光亮剂质量百分比浓度为0.2~10%，清洗剂与光亮剂的质量比为1:3~3:1，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/60~1/2；抛光时间为0.5~4h；
（5）将粗磨后的零件进行中磨抛光处理，所述的中磨抛光处理设备为振动式、滚桶式、行星式和磁力式抛光机或光饰机中的一种；磨料为尺寸Φ1~20mm的球形棕刚玉或白刚玉，所用铝合金清洗剂质量百分比浓度为0.2~10%，铝合金光亮剂质量百分比浓度为0.2~10%，清洗剂与光亮剂质量比为1:3~3:1，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/60~1/2，抛光时间为1~10h；
（6）将中磨后的零件进行精磨抛光处理，所述的精磨抛光处理设备为振动式、滚桶式、行星式和磁力式抛光机或光饰机中的一种，磨料为Φ1~20mm的球形高铝瓷，或尺寸a×b毫米，其中a=1~4，b=3~14的圆柱高频瓷，或尺寸c×d毫米，其中c=Φ0.2~1.5，d=3~15的钢针；所用铝合金清洗剂质量百分比浓度0.2~10%，铝合金光亮剂质量百分比浓度0.2~10%，清洗剂与光亮剂质量比为1:3~3:1，清洗剂与光亮剂总添加量为磨料总重量的1/60~1/2，抛光时间1~10h；
（7）抛光处理后的零件进行超声清洗、烘干。
2.根据权利要求1所述的汽车空调零部件用铝合金材料的表面处理方法，其特征在于：所述的复合镀层的制备方法为化学镀或电镀，镀层由复合镍镀层与陶瓷或非金属颗粒组成，成分为ni/x，其中ni代表Ni-P、Ni-Co-P和Ni-Mo-P合金中的一种，x代表Al2O3、Si3N4、SiC、Si和石墨颗粒中的一种。
3.根据权利要求2所述的汽车空调零部件用铝合金材料的表面处理方法，其特征在于：所述的复合镀层厚度为10-20μm。
4.根据权利要求1所述的汽车空调零部件用铝合金材料的表面处理方法，其特征在于：所述的真空热处理设备为箱式或井式真空炉，真空度为1×10Pa~5×10Pa。
5.根据权利要求1所述的汽车空调零部件用铝合金材料的表面处理方法，其特征在于：将抛光处理后的镀层零件放置在尼龙网兜内进行超声清洗，避免镀层直接接触超声设备而造成镀层碰伤破损。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105349971A (zh) * 2015-10-29 2016-02-24 无锡桥阳机械制造有限公司 一种铝合金表面改性工艺
CN107561609A (zh) * 2017-08-22 2018-01-09 哈尔滨工业大学 一种复制制造Wolter‑I型反射镜的工艺
CN107570967A (zh) * 2017-08-22 2018-01-12 哈尔滨工业大学 一种Wolter‑I型精密芯轴的制造工艺

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01168407A (ja) * 1987-12-24 1989-07-03 Showa Alum Corp アルミニウム合金製成形金型

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105349971A (zh) * 2015-10-29 2016-02-24 无锡桥阳机械制造有限公司 一种铝合金表面改性工艺
CN107561609A (zh) * 2017-08-22 2018-01-09 哈尔滨工业大学 一种复制制造Wolter‑I型反射镜的工艺
CN107570967A (zh) * 2017-08-22 2018-01-12 哈尔滨工业大学 一种Wolter‑I型精密芯轴的制造工艺

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