CN113930823A - 一种用于提高镁铝钛合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于提高镁铝钛合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺，包括如下步骤：步骤a，将镁铝钛合金浸入除油溶液中，超声清洗，获得清洁表面，然后将镁铝钛合金通过无油压缩空气吹干待用；步骤b，将除油干燥后的镁铝钛合金表面进行微弧氧化处理形成陶瓷膜；步骤c，通过物理气相沉积（PVD）在镁铝钛合金陶瓷膜的表面沉积AlCrN涂层。本发明通过微弧氧化+PVD沉积AlCrN涂层的工艺，可在镁铝钛合金表面生成具有高耐腐蚀性、高耐磨性且硬度高的膜层，从而满足高耐腐蚀性、高耐磨性的应用要求。

Description

一种用于提高镁铝钛合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺
技术领域
本发明涉及涂装技术领域，尤其涉及的是一种用于提高镁铝钛合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺。
背景技术
微弧氧化(micro-arcoxidation，缩写MAO)又称等离子体电解氧化(plasmaelectrolytic oxidation，缩写PEO)。是将钛、镁、铝等阀金属或其合金置于特定的电解液中在电化学下施加高电压的作用，在试样上施加电压，其电压值远远大于传统阳极氧化电压的法拉第区，使得材料表面产生火花放电，在热化学、电化学和等离子体化学的共同作用下，材料表面原位生长氧化陶瓷膜的技术。
微弧氧化作为一种前沿的表面处理技术，因其成膜效率高，膜层结合力好，环境污染小等特点受到愈来愈多的研究和关注。同时，用该技术处理得到的氧化陶瓷膜其抗腐和耐磨性能均较常规的技术，如阳极氧化法和化学转换膜法，更加优异。
目前在生产中为了提高合金表面的耐磨耐腐蚀性能，大都采用微弧氧化技术对镁铝钛合金表面进行处理。但是通过SEM检测发现微弧氧化的膜层，在1000倍的显微组织中仍有大量的孔洞现象，该缺陷会降低耐腐蚀性能，不能满足对高耐腐蚀性的工艺要求。
而物理气相沉积（PVD）技术主要包括磁控溅射和阴极弧电弧离子镀。其中，电弧离子镀具有离化率高、适合工业化大面积生产的优点，在负偏压加速下，沉积膜层结合力好，组织致密，沉积速率高。另外，申请人通过研究发现AlCrN具有致密的纳米结构涂层，可填补微弧氧化所形成的孔洞。通过物理气相沉积（PVD）在微弧氧化所形成的镁铝钛合金陶瓷膜表面沉积AlCrN涂层，由于该涂层是致密的纳米结构层，既有高耐腐蚀的性能，又能杜绝微弧氧化的缺陷，能够在镁铝钛合金表面形成高耐腐蚀性、高耐磨性且硬度高的膜层。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于提高镁铝钛合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺，通过将微弧氧化与物理气相沉积相结合，能够在镁铝钛合金表面形成高耐腐蚀性、高耐磨性且硬度高的膜层。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
一种用于提高镁铝钛合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺，包括如下步骤：
步骤a，将镁铝钛合金浸入除油溶液中，超声清洗，获得清洁表面，然后将镁铝钛合金通过无油压缩空气吹干待用；
步骤b，将除油干燥后的镁铝钛合金表面进行微弧氧化处理形成陶瓷膜；
步骤c，通过物理气相沉积（PVD）在镁铝钛合金陶瓷膜的表面沉积AlCrN涂层。
作为本发明方案上的一种优化，所述步骤a中的除油溶液为酸溶液；优选的，酸溶液为醋酸溶液，且其浓度为120-160g/L。
作为本发明方案上的一种优化，所述步骤a中的超声清洗的条件：超声功率为150-200W，超声处理时间为10-15min。
作为本发明方案上的一种优化，所述步骤b中的微弧氧化处理包括：
（1）将镁铝钛合金置于电解槽中，并往电解槽中加入电解液，加入后超声振荡20-30min；
（2）将镁铝钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，开通电源对电解液进行电解，得到氧化的合金陶瓷膜；
（3）将电解后的所述镁铝钛合金表面生成的陶瓷膜用去离子水洗涤，风干即获得微弧氧化的合金。
作为本发明方案上的一种优化，所述步骤（1）中的电解液包括：NaH2PO4、Na2SiO3、金刚石粉体及醋酸镍粉体。
作为本发明方案上的一种优化，所述金刚石粉体的粒径为15-50μm，所述醋酸镍粉体的粒径为30-80nm，且在该电解液中，所述金刚石粉体的重量百分比为1%-2%，所述醋酸镍粉体的重量百分比为0.4%-0.8%，所述NaH2PO4的浓度为6-10g/L，所述Na2SiO3的浓度为12-14g/L。
作为本发明方案上的一种优化，所述步骤（2）的具体过程为：将镁铝钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，通循环冷却水保持电解液温度控制在40℃以下，采用WD-20电源供电，电源频率为50Hz，正向占孔比45%，负向占空比45%，死区时间5%，在正向电压380-450V的恒压下通电反应5-15min。
作为本发明方案上的一种优化，所述步骤c中的PVD沉积AlCrN涂层过程为：
（1）将镁铝钛合金装夹在转架上，转架转速保持在8-12r/min，然后开始抽真空，当真空室气压优于1×10-3Pa，打开加热系统将炉腔加热至400-500℃；
（2）然后开启Ar气流量阀，调整节流阀使真空室压强为0.3-0.5Pa，开启偏压-100V，开启刻蚀靶材Ti靶（纯度99.8%）,对铝镁钛合金进行金属离子刻蚀清洗；
（3）打开电弧离子镀合金AlCr靶，并通过N2，控制气压在3.0-3.8Pa，控制电弧电流105-130A，负偏压40-150V，制备AlCrN涂层，沉积时间60-90min，厚度为2-4μm，表面硬度3000HV0.01以上。
作为本发明方案上的一种优化，所述AlCr靶中Al的重量百分比为70%，Cr的重量百分比为30%。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明采用将微弧氧化与物理气相沉积相结合的方式，在铝镁钛合金表面生成具有高耐腐蚀性、高耐磨性且硬度高的膜层；
本发明先通过微弧氧化在合金表面形成一层具有较好耐腐蚀性能及耐磨性能的涂层，并通过选用NaH2PO4、Na2SiO3、金刚石粉体及醋酸镍粉体作为电解液的成分，可使微弧氧化获得膜层具有更好的致密度，提高铝镁钛合金表面的耐腐蚀性能及耐磨性能，然后再通过物理气相沉积法在微弧氧化形成磨成沉积AlCrN涂层，并利用AlCrN具有的致密的纳米结构涂层，该涂层既具有高耐腐蚀性能，同时可将微弧氧化形成的膜层具有的孔洞填补上，将孔洞封闭上，杜绝微弧氧化中膜层存在孔洞的缺陷，满足高耐腐蚀性、高耐磨性的应用要求。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是实验例1中选用TC4钛合金材料的SEM 1000倍检测金相图；
图2是实验例2的TC4钛合金材料微弧氧化后的SEM 1000倍检测金相图；
图3是实验例3的微弧氧化后的TC4钛合金材料沉积AlCrN涂层的SEM 1000倍检测金相图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例的用于提高铝镁钛合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺，包括如下步骤：
步骤a，将铝镁钛合金浸入除油溶液中，超声清洗，获得清洁表面，然后将铝镁钛合金通过无油压缩空气吹干待用；
步骤b，将除油干燥后的铝镁钛合金表面进行微弧氧化处理形成陶瓷膜；
步骤c，通过物理气相沉积（PVD）在铝镁钛合金陶瓷膜的表面沉积AlCrN涂层。
其中，所述步骤a中的除油溶液为酸溶液；优选的，酸溶液为醋酸溶液，且其浓度为120g/L。
其中，所述步骤a中的超声清洗的条件：超声功率为150W，超声处理时间为10min。
其中，所述步骤b中的微弧氧化处理包括：
（1）将铝镁钛合金置于电解槽中，并往电解槽中加入电解液，加入后超声振荡20min；
（2）将铝镁钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，开通电源对电解液进行电解，得到氧化的合金陶瓷膜；
（3）将电解后的所述铝镁钛合金表面生成的陶瓷膜用去离子水洗涤，风干即获得微弧氧化的铝镁钛合金。
其中，所述步骤（1）中的电解液包括：NaH2PO4、Na2SiO3、金刚石粉体及醋酸镍粉体。
其中，所述金刚石粉体的粒径为15-50μm，所述醋酸镍粉体的粒径为30-80nm，且在该电解液中，所述金刚石粉体的重量百分比为1%，所述醋酸镍粉体的重量百分比为0.4%，所述NaH2PO4的浓度为6g/L，所述Na2SiO3的浓度为12g/L。
其中，所述步骤（2）的具体过程为：将铝镁钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，通循环冷却水保持电解液温度控制在40℃以下，采用WD-20电源供电，电源频率为50Hz，正向占孔比45%，负向占空比45%，死区时间5%，在正向电压380V的恒压下通电反应5min。
其中，所述步骤c中的PVD沉积AlCrN涂层过程为：
（1）将铝镁钛合金装夹在转架上，转架转速保持在8r/min，然后开始抽真空，当真空室气压优于1×10-3Pa，打开加热系统将炉腔加热至400℃；
（2）然后开启Ar气流量阀，调整节流阀使真空室压强为0.3Pa，开启偏压-100V，开启刻蚀靶材Ti靶（纯度99.8%）,对铝镁钛合金进行金属离子刻蚀清洗；
（3）打开电弧离子镀合金AlCr靶，并通过N2，控制气压在3.0Pa，控制电弧电流105A，负偏压40V，制备AlCrN涂层，沉积时间60min，厚度为2-4μm,表面硬度3000HV0.01以上。
其中，所述AlCr靶中Al的重量百分比为70%，Cr的重量百分比为30%。
实施例2
本实施例的用于提高铝镁钛合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺，包括如下步骤：
步骤a，将铝镁钛合金浸入除油溶液中，超声清洗，获得清洁表面，然后将铝镁钛合金通过无油压缩空气吹干待用；
步骤b，将除油干燥后的铝镁钛合金表面进行微弧氧化处理形成陶瓷膜；
步骤c，通过物理气相沉积（PVD）在铝镁钛合金陶瓷膜的表面沉积AlCrN涂层。
其中，所述步骤a中的除油溶液为酸溶液；优选的，酸溶液为醋酸溶液，且其浓度为160g/L。
其中，所述步骤a中的超声清洗的条件：超声功率为200W，超声处理时间为15min。
其中，所述步骤b中的微弧氧化处理包括：
（1）将铝镁钛合金置于电解槽中，并往电解槽中加入电解液，加入后超声振荡30min；
（2）将铝镁钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，开通电源对电解液进行电解，得到氧化的铝镁钛合金陶瓷膜；
（3）将电解后的所述铝镁钛合金表面生成的陶瓷膜用去离子水洗涤，风干即获得微弧氧化的铝镁钛合金。
其中，所述步骤（1）中的电解液包括：NaH2PO4、Na2SiO3、金刚石粉体及醋酸镍粉体。
其中，所述金刚石粉体的粒径为15-50μm，所述醋酸镍粉体的粒径为30-80nm，且在该电解液中，所述金刚石粉体的重量百分比为2%，所述醋酸镍粉体的重量百分比为0.8%，所述NaH2PO4的浓度为10g/L，所述Na2SiO3的浓度为14g/L。
其中，所述步骤（2）的具体过程为：将铝镁钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，通循环冷却水保持电解液温度控制在40℃以下，采用WD-20电源供电，电源频率为50Hz，正向占孔比45%，负向占空比45%，死区时间5%，在正向电压450V的恒压下通电反应15min。
其中，所述步骤c中的PVD沉积AlCrN涂层过程为：
（1）将铝镁钛合金装夹在转架上，转架转速保持在12r/min，然后开始抽真空，当真空室气压优于1×10-3Pa，打开加热系统将炉腔加热至500℃；
（2）然后开启Ar气流量阀，调整节流阀使真空室压强为0.5Pa，开启偏压-100V，开启刻蚀靶材Ti靶（纯度99.8%）,对铝镁钛合金进行金属离子刻蚀清洗；
（3）打开电弧离子镀合金AlCr靶，并通过N2，控制气压在3.8Pa，控制电弧电流130A，负偏压150V，制备AlCrN涂层，沉积时间90min，厚度为2-4μm,表面硬度3000HV0.01以上。
其中，所述AlCr靶中Al的重量百分比为70%，Cr的重量百分比为30%。
实施例3
本实施例的用于提高铝镁钛合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺，包括如下步骤：
步骤a，将铝镁钛合金浸入除油溶液中，超声清洗，获得清洁表面，然后将铝镁钛合金通过无油压缩空气吹干待用；
步骤b，将除油干燥后的铝镁钛合金表面进行微弧氧化处理形成陶瓷膜；
步骤c，通过物理气相沉积（PVD）在铝镁钛合金陶瓷膜的表面沉积AlCrN涂层。
其中，所述步骤a中的超声清洗的条件：超声功率为180W，超声处理时间为13min。
其中，所述步骤b中的微弧氧化处理包括：
（1）将铝镁钛合金置于电解槽中，并往电解槽中加入电解液，加入后超声振荡25min；
（2）将铝镁钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，开通电源对电解液进行电解，得到氧化的合金陶瓷膜；
（3）将电解后的所述铝镁钛合金表面生成的陶瓷膜用去离子水洗涤，风干即获得微弧氧化的铝镁钛合金。
其中，所述步骤（1）中的电解液包括：NaH2PO4、Na2SiO3、金刚石粉体及醋酸镍粉体。
其中，所述金刚石粉体的粒径为15-50μm，所述醋酸镍粉体的粒径为30-80nm，且在该电解液中，所述金刚石粉体的重量百分比为1.5%，所述醋酸镍粉体的重量百分比为0.6%，所述NaH2PO4的浓度为8g/L，所述Na2SiO3的浓度为13g/L。
其中，所述步骤（2）的具体过程为：将铝镁钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，通循环冷却水保持电解液温度控制在40℃以下，采用WD-20电源供电，电源频率为50Hz，正向占孔比45%，负向占空比45%，死区时间5%，在正向电压420V的恒压下通电反应10min。
中，所述步骤c中的PVD沉积AlCrN涂层过程为：
（1）将铝镁钛合金装夹在转架上，转架转速保持在10r/min，然后开始抽真空，当真空室气压优于1×10-3Pa，打开加热系统将炉腔加热至450℃；
（2）然后开启Ar气流量阀，调整节流阀使真空室压强为0.4Pa，开启偏压-100V，开启刻蚀靶材Ti靶（纯度99.8%）,对铝镁钛合金进行金属离子刻蚀清洗；
（3）打开电弧离子镀合金AlCr靶，并通过N2，控制气压在3.5Pa，控制电弧电流120A，负偏压100V，制备AlCrN涂层，沉积时间75min，厚度为2-4μm,表面硬度3000HV0.01以上。
其中，所述AlCr靶中Al的重量百分比为70%，Cr的重量百分比为30%。
实施例4
本实施例的用于提高铝镁钛合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺，包括如下步骤：
步骤a，将铝镁钛合金浸入除油溶液中，超声清洗，获得清洁表面，然后将铝镁钛合金通过无油压缩空气吹干待用；
步骤b，将除油干燥后的铝镁钛合金表面进行微弧氧化处理形成陶瓷膜；
步骤c，通过物理气相沉积（PVD）在铝镁钛合金陶瓷膜的表面沉积AlCrN涂层。
其中，所述步骤a中的除油溶液为酸溶液；优选的，酸溶液为醋酸溶液，且其浓度为135g/L。
其中，所述步骤a中的超声清洗的条件：超声功率为160W，超声处理时间为12min。
其中，所述步骤b中的微弧氧化处理包括：
（1）将铝镁钛合金置于电解槽中，并往电解槽中加入电解液，加入后超声振荡23min；
（2）将铝镁钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，开通电源对电解液进行电解，得到氧化的铝镁钛合金陶瓷膜；
（3）将电解后的所述铝镁钛合金表面生成的陶瓷膜用去离子水洗涤，风干即获得微弧氧化的铝镁钛合金。
其中，所述步骤（1）中的电解液包括：NaH2PO4、Na2SiO3、金刚石粉体及醋酸镍粉体。
其中，所述金刚石粉体的粒径为15-50μm，所述醋酸镍粉体的粒径为30-80nm，且在该电解液中，所述金刚石粉体的重量百分比为1.3%，所述醋酸镍粉体的重量百分比为0.5%，所述NaH2PO4的浓度为7g/L，所述Na2SiO3的浓度为12.5g/L。
其中，所述步骤（2）的具体过程为：将铝镁钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，通循环冷却水保持电解液温度控制在40℃以下，采用WD-20电源供电，电源频率为50Hz，正向占孔比45%，负向占空比45%，死区时间5%，在正向电压400V的恒压下通电反应8min。
其中，所述步骤c中的PVD沉积AlCrN涂层过程为：
（1）将铝镁钛合金装夹在转架上，转架转速保持在9r/min，然后开始抽真空，当真空室气压优于1×10-3Pa，打开加热系统将炉腔加热至430℃；
（2）然后开启Ar气流量阀，调整节流阀使真空室压强为0.3Pa，,开启偏压-100V，开启刻蚀靶材Ti靶（纯度99.8%）,对铝镁钛合金进行金属离子刻蚀清洗；
（3）打开电弧离子镀合金AlCr靶，并通过N2，控制气压在3.3Pa，控制电弧电流110A，负偏压60V，制备AlCrN涂层，沉积时间65min，厚度为2-4μm,表面硬度3000HV0.01以上。
其中，所述AlCr靶中Al的重量百分比为70%，Cr的重量百分比为30%。
实施例5
本实施例的用于提高铝镁钛合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺，包括如下步骤：
步骤a，将铝镁钛合金浸入除油溶液中，超声清洗，获得清洁表面，然后将铝镁钛合金通过无油压缩空气吹干待用；
步骤b，将除油干燥后的铝镁钛合金表面进行微弧氧化处理形成陶瓷膜；
步骤c，通过物理气相沉积（PVD）在铝镁钛合金陶瓷膜的表面沉积AlCrN涂层。
其中，所述步骤a中的除油溶液为酸溶液；优选的，酸溶液为醋酸溶液，且其浓度为150g/L。
其中，所述步骤a中的超声清洗的条件：超声功率为185W，超声处理时间为14min。
其中，所述步骤b中的微弧氧化处理包括：
（1）将铝镁钛合金置于电解槽中，并往电解槽中加入电解液，加入后超声振荡27min；
（2）将铝镁钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，开通电源对电解液进行电解，得到氧化的铝镁钛合金陶瓷膜；
（3）将电解后的所述铝镁钛合金表面生成的陶瓷膜用去离子水洗涤，风干即获得微弧氧化的铝镁钛合金。
其中，所述步骤（1）中的电解液包括：NaH2PO4、Na2SiO3、金刚石粉体及醋酸镍粉体。
其中，所述金刚石粉体的粒径为15-50μm，所述醋酸镍粉体的粒径为30-80nm，且在该电解液中，所述金刚石粉体的重量百分比为1.8%，所述醋酸镍粉体的重量百分比为0.7%，所述NaH2PO4的浓度为9g/L，所述Na2SiO3的浓度为13.5g/L。
其中，所述步骤（2）的具体过程为：将铝镁钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，通循环冷却水保持电解液温度控制在40℃以下，采用WD-20电源供电，电源频率为50Hz，正向占孔比45%，负向占空比45%，死区时间5%，在正向电压430V的恒压下通电反应13min。
其中，所述步骤c中的PVD沉积AlCrN涂层过程为：
（1）将铝镁钛合金装夹在转架上，转架转速保持在11r/min，然后开始抽真空，当真空室气压优于1×10-3Pa，打开加热系统将炉腔加热至480℃；
（2）然后开启Ar气流量阀，调整节流阀使真空室压强为0.5Pa，,开启偏压-100V，开启刻蚀靶材Ti靶（纯度99.8%）,对铝镁钛合金进行金属离子刻蚀清洗；
（3）打开电弧离子镀合金AlCr靶，并通过N2，控制气压在3.6Pa，控制电弧电流125A，负偏压120V，制备AlCrN涂层，沉积时间80min，厚度为2-4μm,表面硬度3000HV0.01以上。
其中，所述AlCr靶中Al的重量百分比为70%，Cr的重量百分比为30%。
实验例1
选择TC4钛合金材料，SEM 1000倍检测金相如图1所示。
实验例2
选择TC4钛合金材料，并按照实施例3的涂装工艺的方式对该TC4钛合金材料进行微弧氧化处理，具体处理过程如下：
步骤a，将TC4钛合金浸入除油溶液中，超声清洗，获得清洁表面，然后将TC4钛合金通过无油压缩空气吹干待用；
步骤b，将除油干燥后的TC4钛合金表面进行微弧氧化处理形成陶瓷膜；
其中，所述步骤a中的超声清洗的条件：超声功率为180W，超声处理时间为13min。
其中，所述步骤b中的微弧氧化处理包括：
（1）将TC4钛合金置于电解槽中，并往电解槽中加入电解液，加入后超声振荡25min；
（2）将TC4钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，开通电源对电解液进行电解，得到氧化的TC4钛合金陶瓷膜；
（3）将电解后的所述TC4钛合金表面生成的陶瓷膜用去离子水洗涤，风干即获得微弧氧化的TC4钛合金。
其中，所述步骤（1）中的电解液包括：NaH2PO4、Na2SiO3、金刚石粉体及醋酸镍粉体。
其中，所述金刚石粉体的粒径为15-50μm，所述醋酸镍粉体的粒径为30-80nm，且在该电解液中，所述金刚石粉体的重量百分比为1.5%，所述醋酸镍粉体的重量百分比为0.6%，所述NaH2PO4的浓度为8g/L，所述Na2SiO3的浓度为13g/L。
其中，所述步骤（2）的具体过程为：将TC4钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，通循环冷却水保持电解液温度控制在40℃以下，采用WD-20电源供电，电源频率为50Hz，正向占孔比45%，负向占空比45%，死区时间5%，在正向电压420V的恒压下通电反应10min。
微弧氧化处理的TC4钛合金材料，SEM 1000倍检测金相如图2所示，由图可知，该金相图中存在大量针状孔洞组织，该缺陷会降低耐腐蚀性能，难以满足对高耐腐蚀性的工艺要求。
另外，将微弧氧化处理的TC4钛合金材料进行耐腐蚀实验，5%NaCl盐雾试验耐腐蚀190小时。
实验例3
将实验例2中经过微弧氧化后的TC4钛合金材料沉积AlCrN涂层，具体按照实施例3的涂装工艺的方式对该微弧氧化后的TC4钛合金材料沉积AlCrN涂层，具体处理过程如下：
步骤a，将TC4钛合金浸入除油溶液中，超声清洗，获得清洁表面，然后将TC4钛合金通过无油压缩空气吹干待用；
步骤b，将除油干燥后的TC4钛合金表面进行微弧氧化处理形成陶瓷膜；
步骤c，通过物理气相沉积（PVD）在TC4钛合金陶瓷膜的表面沉积AlCrN涂层。
其中，所述步骤a中的超声清洗的条件：超声功率为180W，超声处理时间为13min。
其中，所述步骤b中的微弧氧化处理包括：
（1）将TC4钛合金置于电解槽中，并往电解槽中加入电解液，加入后超声振荡25min；
（2）将TC4钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，开通电源对电解液进行电解，得到氧化的合金陶瓷膜；
（3）将电解后的所述TC4钛合金表面生成的陶瓷膜用去离子水洗涤，风干即获得微弧氧化的TC4钛合金。
其中，所述步骤（1）中的电解液包括：NaH2PO4、Na2SiO3、金刚石粉体及醋酸镍粉体。
其中，所述金刚石粉体的粒径为15-50μm，所述醋酸镍粉体的粒径为30-80nm，且在该电解液中，所述金刚石粉体的重量百分比为1.5%，所述醋酸镍粉体的重量百分比为0.6%，所述NaH2PO4的浓度为8g/L，所述Na2SiO3的浓度为13g/L。
其中，所述步骤（2）的具体过程为：将TC4钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，通循环冷却水保持电解液温度控制在40℃以下，采用WD-20电源供电，电源频率为50Hz，正向占孔比45%，负向占空比45%，死区时间5%，在正向电压420V的恒压下通电反应10min。
中，所述步骤c中的PVD沉积AlCrN涂层过程为：
（1）将TC4钛合金装夹在转架上，转架转速保持在10r/min，然后开始抽真空，当真空室气压优于1×10-3Pa，打开加热系统将炉腔加热至450℃；
（2）然后开启Ar气流量阀，调整节流阀使真空室压强为0.4Pa，开启偏压-100V，开启刻蚀靶材Ti靶（纯度99.8%）,对TC4钛合金进行金属离子刻蚀清洗；
（3）打开电弧离子镀合金AlCr靶，并通过N2，控制气压在3.5Pa，控制电弧电流120A，负偏压100V，制备AlCrN涂层，沉积时间75min，厚度为2-4μm,表面硬度3000HV0.01以上。
其中，所述AlCr靶中Al的重量百分比为70%，Cr的重量百分比为30%。
沉积AlCrN涂层的TC4钛合金材料，SEM 1000倍检测金相如图3所示，由图可知，表面无明显孔洞，即AlCrN涂层已将微弧氧化形成的膜层具有的孔洞填补上，将孔洞封闭。
另外，将沉积AlCrN涂层的TC4钛合金材料进行耐腐蚀实验，5%NaCl盐雾试验耐腐蚀360小时。
由此可知，本发明通过微弧氧化+PVD沉积AlCrN涂层的工艺，增加膜层的耐蚀性，满足高耐腐蚀性的应用要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于提高镁铝钛合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤a，将镁铝钛合金浸入除油溶液中，超声清洗，获得清洁表面，然后将镁铝钛合金通过无油压缩空气吹干待用；
步骤b，将除油干燥后的镁铝钛合金表面进行微弧氧化处理形成陶瓷膜；
步骤c，通过物理气相沉积（PVD）在镁铝钛合金陶瓷膜的表面沉积AlCrN涂层。
2.根据权利要求1所述的用于提高镁铝钛合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺，其特征在于，所述步骤a中的除油溶液为酸溶液；优选的，酸溶液为醋酸溶液，且其浓度为120-160g/L。
3.根据权利要求1所述的用于提高合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺，其特征在于，所述步骤a中的超声清洗的条件：超声功率为150-200W，超声处理时间为10-15min。
4.根据权利要求1所述的用于提高合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺，其特征在于，所述步骤b中的微弧氧化处理包括：
（1）将镁铝钛合金置于电解槽中，并往电解槽中加入电解液，加入后超声振荡20-30min；
（2）将镁铝钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，开通电源对电解液进行电解，得到氧化的合金陶瓷膜；
（3）将电解后的所述镁铝钛合金表面生成的陶瓷膜用去离子水洗涤，风干即获得微弧氧化的合金。
5.根据权利要求4所述的用于提高镁铝钛合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺，其特征在于，所述步骤（1）中的电解液包括：NaH2PO4、Na2SiO3、金刚石粉体及醋酸镍粉体。
6.根据权利要求5所述的用于提高合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺，其特征在于，所述金刚石粉体的粒径为15-50μm，所述醋酸镍粉体的粒径为30-80nm，且在该电解液中，所述金刚石粉体的重量百分比为1%-2%，所述醋酸镍粉体的重量百分比为0.4%-0.8%，所述NaH2PO4的浓度为6-10g/L，所述Na2SiO3的浓度为12-14g/L。
7.根据权利要求4所述的用于提高合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺，其特征在于，所述步骤（2）的具体过程为：将镁铝钛合金作为阳极，不锈钢板作为阴极，通循环冷却水保持电解液温度控制在40℃以下，采用WD-20电源供电，电源频率为50Hz，正向占孔比45%，负向占空比45%，死区时间5%，在正向电压380-450V的恒压下通电反应5-15min。
8.根据权利要求1所述的用于提高镁铝钛合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺，其特征在于，所述步骤c中的PVD沉积AlCrN涂层过程为：
（1）将镁铝钛合金装夹在转架上，转架转速保持在8-12r/min，然后开始抽真空，当真空室气压优于1×10-3Pa，打开加热系统将炉腔加热至400-500℃；
（2）然后开启Ar气流量阀，调整节流阀使真空室压强为0.3-0.5Pa，开启偏压-100V，开启刻蚀靶材Ti靶（纯度99.8%）,对铝镁钛合金进行金属离子刻蚀清洗；
（3）打开电弧离子镀合金AlCr靶，并通过N2，控制气压在3.0-3.8Pa，控制电弧电流105-130A，负偏压40-150V，制备AlCrN涂层，沉积时间60-90min，厚度为2-4μm，表面硬度3000HV0.01以上。
9.根据权利要求8所述的用于提高镁铝钛合金表面耐磨耐腐蚀的涂装工艺，其特征在于，所述AlCr靶中Al的重量百分比为70%，Cr的重量百分比为30%。
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