CN112921379A - 一种耐高温的铝合金陶瓷膜 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种耐高温的铝合金陶瓷膜，使用微弧氧化的方法，电解液采用硅酸盐体系，加入添加剂，使用双向脉冲电源，制备耐高温的铝合金陶瓷膜。该铝合金陶瓷膜具有耐高温氧化性，耐热震性。能够有效的对铝合金进行保护，使铝合金在高温环境下拥有更好的使用性能。且在处理时无废气、废液产生，所用材料无毒，能够做到绿色可持续发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐高温陶瓷涂层，适用于铝合金表面。
背景技术
铝合金作为一种工业中常见的有色金属，比强度高，可加工性好，导热导电性好，广泛应用于航空航天，汽车制造，国防工业，电子产品等领域。但是铝合金也有其自身的缺点，如硬度低，韧性差，硬度低，不耐磨，不耐冲击，热传导系数较大，热变形大，热稳定性差等。如在发动机中使用铝合金制活塞，需要在高温高压的环境下进行工作，而且需要承受高温气体的冲蚀。而目前发动机工艺实现高效的关键途径就是高转数和高燃烧压力，铝合金是耐高温较差的一种金属，在铝合金表面制备耐高温的膜层十分必要。微弧氧化是一种新兴的表面处理技术，是通过电解液与相应电参数的组合，在铝及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，原位生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。使用微弧氧化技术制备的陶瓷膜层具有良好的综合性能，其耐腐蚀性，耐磨性都有显著提高，硬度较高，可应用范围广。稀土元素能够大幅度改善产品的性能和质量，加入稀土元素能够出现自封闭现象。
发明内容
本发明为一种耐高温的铝合金陶瓷膜，使用微弧氧化的方法，电解液采用硅酸盐体系，加入添加剂，使用双向脉冲电源，制备铝合金陶瓷膜。陶瓷膜具有耐高温氧化性，耐热震性。能够有效的对铝合金进行保护，使铝合金在高温环境下拥有更好的使用性能。且在处理时无废气、废液产生，所用材料无毒，能够做到绿色可持续发展。
本发明的技术方案是：
一种耐高温的铝合金陶瓷膜，具有耐高温氧化性，耐热震性；使用微弧氧化方法，电解液采用硅酸盐体系，加入添加剂，使用双向脉冲电源，制备铝合金陶瓷膜。
所述的一种耐高温的铝合金陶瓷膜，其特征在于，所述的耐高温氧化性，可在高温下保温超过10小时，表面无破损，氧化增重小于0.02%。
所述的一种耐高温的铝合金陶瓷膜，其特征在于，所述的耐热震性，连续60次热震后表面无破损。
所述的一种耐高温的铝合金陶瓷膜，其特征在于，所述的硅酸盐电解液，由九水硅酸钠Na2SiO3ˑ9H2O，氢氧化钾KOH，去离子水配制而成，浓度为：九水硅酸钠：10-20gˑL-1，氢氧化钾：3-7gˑL-1；所述的添加剂为CeO2，浓度为1-5gˑL-1。
所述的一种耐高温的铝合金陶瓷膜，其特征在于，所述的双向脉冲电源，正向电压为300V-400V连续可调，负向电压为70V-100V连续可调，正向脉宽1000μs，负向脉宽1000μs，脉间300μs。
具体步骤如下：
1.试样采用铝合金板材，切割成25mm×20mm×2mm，在试样边缘打孔，用于连接导线；
2.使用砂纸打磨试样表面，打磨至1200#，放入超声波清洗仪，使用无水乙醇清洗，吹干备用；
3.电解液采用硅酸盐体系，九水硅酸钠10-20gˑL-1,氢氧化钾3-7gˑL-1；添加剂CeO21-5gˑL-1；
4.使用双向脉冲电源，采用恒压模式，反应结束后分别使用去离子水与无水乙醇清洗，吹干，进行性能测试。
本发明的优点：
1.本发明有效提高铝合金的耐高温氧化性，对于高温氧化起到了保护作用，有效的阻止了氧的扩散；
2.本发明有效提高铝合金的耐热震性；
3.本发明无废气、废液产生，所用材料无毒，能够做到绿色可持续发展。
具体实施方式
实施例1
1.试样采用铝合金板材，切割成25mm×20mm×2mm，在试样边缘打孔，用于连接导线；
2.使用砂纸打磨试样表面，打磨至1200#，放入超声波清洗仪，使用无水乙醇清洗，吹干备用；
3.电解液采用硅酸盐体系，九水硅酸钠10gˑL-1,氢氧化钾3gˑL-1；添加剂CeO2 5gˑL-1；
4.使用双向脉冲电源，采用恒压模式，正向电压为300V，负向电压为70V，正向脉宽1000μs，负向脉宽1000μs，脉间300μs，氧化时间15min，反应结束后分别使用去离子水与无水乙醇清洗，吹干；
5.放入箱式电阻炉，温度设置400℃，保温时间10h，观察形貌如图1。
实施例2
1.试样采用铝合金板材，切割成25mm×20mm×2mm，在试样边缘打孔，用于连接导线；
2.使用砂纸打磨试样表面，打磨至1200#，放入超声波清洗仪，使用无水乙醇清洗，吹干备用；
3.电解液采用硅酸盐体系，九水硅酸钠15gˑL-1,氢氧化钾5gˑL-1；添加剂CeO24gˑL-1；
4.使用双向脉冲电源，采用恒压模式，正向电压为300V，负向电压为80V，正向脉宽1000μs，负向脉宽1000μs，脉间300μs，氧化时间15min，反应结束后分别使用去离子水与无水乙醇清洗，吹干；
5.放入箱式电阻炉，温度设置450℃，保温时间10h，观察形貌如图2。
实施例3
1.试样采用铝合金板材，切割成25mm×20mm×2mm，在试样边缘打孔，用于连接导线；
2.使用砂纸打磨试样表面，打磨至1200#，放入超声波清洗仪，使用无水乙醇清洗，吹干备用；
3.电解液采用硅酸盐体系，九水硅酸钠20gˑL-1,氢氧化钾7gˑL-1；添加剂CeO23gˑL-1；
4.使用双向脉冲电源，采用恒压模式，正向电压为300V，负向电压为80V，正向脉宽1000μs，负向脉宽1000μs，脉间300μs，氧化时间15min，反应结束后分别使用去离子水与无水乙醇清洗，吹干；
5.放入箱式电阻炉，温度设置500℃，保温时间10h，观察形貌如图3。
Claims (5)
1.一种耐高温的铝合金陶瓷膜，其特征在于，所述陶瓷膜，具有耐高温氧化性，耐热震性；使用微弧氧化方法，电解液采用硅酸盐体系，加入添加剂，使用双向脉冲电源，制备耐高温的铝合金陶瓷膜。
2.如权利要求1所述的一种耐高温的铝合金陶瓷膜，其特征在于，所述的耐高温氧化性，可在高温下保温超过10小时，表面无破损，氧化增重小于0.02%。
3.如权利要求1所述的一种耐高温的铝合金陶瓷膜，其特征在于，所述的耐热震性，连续60次热震后表面无破损。
4.如权利要求1所述的一种耐高温的铝合金陶瓷膜，其特征在于，所述的硅酸盐电解液，由九水硅酸钠Na2SiO3ˑ9H2O，氢氧化钾KOH，去离子水配制而成，浓度为：九水硅酸钠：10-20gˑL-1，氢氧化钾：3-7gˑL-1；所述的添加剂为CeO2，浓度为1-5gˑL-1。
5.如权利要求1所述的一种耐高温的铝合金陶瓷膜，其特征在于，所述的双向脉冲电源，正向电压为300V-400V连续可调，负向电压为70V-100V连续可调，正向脉宽1000μs，负向脉宽1000μs，脉间300μs。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115928170A (zh) * | 2022-12-28 | 2023-04-07 | 浙江中行新材料科技有限公司 | 一种铝基耐弯折耐腐蚀柔性陶瓷膜层及其制备方法 |
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| CN101608332A (zh) * | 2008-06-19 | 2009-12-23 | 深圳富泰宏精密工业有限公司 | 表面具微弧氧化陶瓷膜的铝合金及其制备方法 |
| CN108707943A (zh) * | 2018-05-27 | 2018-10-26 | 中南大学 | 一种微弧氧化电解液及其在制备高表面硬度铝合金板上的应用 |
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