CN115161745A - 复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法 - Google Patents
复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115161745A CN115161745A CN202210890669.7A CN202210890669A CN115161745A CN 115161745 A CN115161745 A CN 115161745A CN 202210890669 A CN202210890669 A CN 202210890669A CN 115161745 A CN115161745 A CN 115161745A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- micro
- coating
- arc oxidation
- composite gel
- polyethylene glycol
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 63
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 238000007745 plasma electrolytic oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 57
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims abstract description 38
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims abstract description 38
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims abstract description 31
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims abstract description 19
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical compound [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 19
- 235000019982 sodium hexametaphosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 19
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 16
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 19
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 17
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- -1 silicate ions Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 3
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 abstract description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/30—Anodisation of magnesium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/026—Anodisation with spark discharge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
- C25D11/16—Pretreatment, e.g. desmutting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/26—Anodisation of refractory metals or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法，具体步骤为：使用六偏磷酸钠、硅酸钠、氢氧化钠配制电解液；使用聚乙烯醇、聚乙二醇制备复合凝胶；将制得的复合凝胶包覆铝、镁、钛等阀金属材料，然后对包覆后的阀金属材料进行微弧氧化。使用本发明方法进行微弧氧化可以在阀金属材料表面产生一层致密的微弧氧化陶瓷涂层，可以大幅提高阀金属材料表面的摩擦性能和耐磨损性能。
Description
技术领域
本发明属于材料表面处理技术领域，涉及一种复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法。
背景技术
铝、镁、钛等阀金属材料作为结构材料，由于其具有高比强度、高导电性、高导热性和良好的成形性，已被广泛应用于航空航天、汽车、机械制造、船舶和化工等行业。但是，由于这些阀金属材料硬度低、耐磨性和耐腐蚀性差，缩短了它们在实际应用中的使用寿命。所以，提高阀金属材料表面的耐磨和耐腐蚀性对其实际使用起至关重要的作用。
微弧氧化技术是一种在铝、镁、钛等阀金属及其合金表面原位生成陶瓷涂层的表面处理技术，生成的保护涂层可以阻止基体与外部环境直接接触，进而增加其耐磨和耐腐蚀性。微弧氧化过程中，通过调整电源参数及电解液的种类和浓度，可以生成与金属基体具有强粘附力的涂层，大幅提高金属基体的硬度、耐磨性和绝缘性，对基体起到良好的保护作用。但是由于微弧氧化产生的涂层表面上存在大量微孔和微裂纹，导致涂层表现出高的摩擦系数和高粗糙度，从而限制了微弧氧化技术的广泛使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法，使用本方法制备的微弧氧化涂层具有良好的摩擦性能和耐磨损性能。
本发明所采用的技术方案是：
复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、将六偏磷酸钠、硅酸钠、氢氧化钠溶于去离子水中，搅拌至全部溶解后得到电解液，将得到的电解液分为两份；将聚乙烯醇加入去离子水中，搅拌并且水浴加热至聚乙烯醇完全溶解，制得聚乙烯醇溶液；
步骤2、将聚乙二醇加入步骤1制得的其中一份电解液中，加热搅拌至聚乙二醇完全溶解，制得含有磷酸根、硅酸根离子的聚乙二醇溶液；
步骤3、将步骤1制得的聚乙烯醇溶液加入步骤2制得的聚乙二醇溶液中，混合过程中不断搅拌，直至复合凝胶形成；
步骤4、用步骤3制得的复合凝胶包覆阀金属材料，在室温下静置4-6小时；
步骤5、设置好微弧氧化电源的参数，将步骤4得到的复合凝胶包覆后的阀金属材料放置于步骤1制得的另一份电解液中进行微弧氧化，微弧氧化过程结束后得到复合凝胶包覆的微弧氧化涂层；
步骤6、将步骤5得到的复合凝胶包覆的微弧氧化涂层依次用去离子水、丙酮进行超声清洗。
本发明的特点还在于：
步骤1的电解液中，六偏磷酸钠的浓度为30-45g/L、硅酸钠的浓度为3-6g/L、氢氧化钠的浓度为1-4g/L。
步骤1中的聚乙烯醇的分子量为50000-80000，聚乙烯醇溶液的质量分数为10wt％-20wt％。
步骤2中的聚乙二醇的分子量为400-4000，聚乙二醇溶液中聚乙二醇的质量分数为10wt％-20wt％。
步骤3中聚乙烯醇溶液和聚乙二醇溶液混合时的质量比为：1:0.8-1.2。
步骤4中的阀金属材料为铝、镁、钛。
步骤5中进行微弧氧化时电源的参数为：
占空比20％-25％，频率300-800Hz，正向电流密度2-5A/dm2，起弧后负向电流加至正向电流的50％-100％，持续时间为18-25分钟。
步骤5中进行微弧氧化时电解液的温度为20℃-60℃。
本发明的有益效果是：
1、本发明使用聚乙烯醇、聚乙二醇等原材料制备得到复合凝胶，该复合凝胶含有大量的羟基官能团，使用该复合凝胶对阀金属进行包覆，可以改变微弧氧化的发生环境，增强铝、镁、钛等阀金属材料的表面活性，增加活性氧离子和金属离子的反应速度，加速涂层生长；另外，在放电产生的高温环境下，复合凝胶会熔化并附着在涂层表面，这样可以减少摩擦过程中摩擦副与涂层之间的直接接触，起到减摩的作用；附着在表面的凝胶还起到一个封闭涂层表面微孔和微裂纹的作用，减少涂层的结构缺陷，提高涂层的耐摩擦、耐腐蚀性能；
2、本发明所用原材料成本低、易获取且无毒，可进行大规模生产；
3、使用本发明方法制备的微弧氧化涂层与氮化硅陶瓷球(直径9.525mm)进行摩擦学试验，在2N载荷、滑动速度20mm/s、干摩擦条件下，制备的微弧氧化涂层的平均摩擦系数为0.76，且具有良好的耐磨损性能。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的凝胶-微弧氧化铝涂层与微弧氧化铝涂层、铝基体的摩擦系数对比图；
图2为本发明实施例1制备的凝胶-微弧氧化铝涂层与微弧氧化铝涂层、铝基体的磨损情况对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、将六偏磷酸钠、硅酸钠、氢氧化钠溶于去离子水中，搅拌至全部溶解后得到电解液，该电解液中六偏磷酸钠的浓度为30-45g/L、硅酸钠的浓度为3-6g/L、氢氧化钠的浓度为1-4g/L，将得到的电解液分为两份备用；将分子量为50000-80000的聚乙烯醇加入去离子水中，搅拌并且水浴加热至聚乙烯醇完全溶解，制得聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇溶液的质量分数为10wt％-20wt％；
步骤2、将分子量为400-4000的聚乙二醇加入步骤1制得的其中一份电解液中，加热搅拌至聚乙二醇完全溶解，制得含有磷酸根、硅酸根等离子的聚乙二醇溶液，该溶液中聚乙二醇的质量分数为10wt％-20wt％；
步骤3、将步骤1制得的聚乙烯醇溶液加入步骤2制得的聚乙二醇溶液中，聚乙烯醇溶液和聚乙二醇溶液的质量比为1:0.8-1.2，混合过程中不断搅拌，直至复合凝胶形成；
步骤4、用步骤3制得的复合凝胶包覆铝、镁、钛等阀金属材料，在室温下静置4-6小时；
步骤5、设置好微弧氧化电源的参数，具体为：占空比20％-25％，频率300-800Hz，正向电流密度2-5A/dm2，起弧后负向电流加至正向电流的50％-100％，持续时间为18-25分钟。
将步骤4得到的复合凝胶包覆后的阀金属材料放置于步骤1制得的另一份电解液中进行微弧氧化，微弧氧化进行过程中电解液的温度为20℃-60℃，微弧氧化过程结束后得到复合凝胶包覆的微弧氧化涂层；
步骤6、将步骤5得到的复合凝胶包覆的微弧氧化涂层依次用去离子水、丙酮进行超声清洗。
实施例1
配制电解液：将六偏磷酸钠35g、硅酸钠4g、氢氧化钠1g加入1L去离子水中，搅拌直至完全溶解，将得到的电解液分为两份备用。制备复合凝胶：聚乙二醇(分子量4000)溶液中聚乙二醇的质量分数20wt％，聚乙烯醇(分子量75000)溶液的质量分数10wt％，将聚乙烯醇溶液加入聚乙二醇溶液，两种溶液的质量比为1:0.8，混合过程中不断搅拌直至生成复合凝胶。用复合凝胶包覆铝盘，在室温下静置4小时，然后将复合凝胶包覆后的铝盘放置于电解液中充当阳极，不锈钢充当阴极。设置微弧氧化电源的参数，占空比20％，频率500Hz，正向电流密度2A/dm2，起弧后负向电流加至1A/dm2，持续时间为20分钟得到凝胶-微弧氧化铝盘。在微弧氧化过程结束后，将样品依次用去离子水和丙酮进行超声清洗。
另外，在不加凝胶包覆的条件下，使用相同电解液和电源参数，采用上述工艺制得微弧氧化铝盘。
将实施例1制得的凝胶-微弧氧化铝盘、未使用凝胶包覆的微弧氧化铝盘、未进行微弧氧化的铝基体在往复式摩擦试验机上进行摩擦学实验，载荷为2N，速度为20mm/s，配副采用氮化硅球，实验时长为15分钟，记录数据。使用实验得到的数据绘制摩擦曲线，得到如图1所示的摩擦曲线图。
从图1中可以明显地看出，凝胶-微弧氧化铝盘的摩擦系数比微弧氧化铝盘的低了20％，和纯铝盘摩擦系数相近。
图2为三种盘在干摩擦后的磨损图片，从左至右依次是纯铝盘、微弧氧化铝盘、凝胶-微弧氧化铝盘。从图2可以看出，铝基体即铝盘的磨损宽度和面积都很大，为另外两种盘的两倍。微弧氧化铝盘和凝胶-微弧氧化铝盘在磨损后并没有露出基体，其耐磨损性能较为优异，而且凝胶-微弧氧化铝盘磨损宽度略小于微弧氧化铝盘。
实施例2
配制电解液：将六偏磷酸钠30g、硅酸钠6g、氢氧化钠4g加入1L去离子水中，搅拌直至完全溶解，将得到的电解液分为两份备用。制备复合凝胶：聚乙二醇(分子量400)溶液中聚乙二醇的质量分数15wt％，聚乙烯醇(分子量50000)溶液的质量分数10wt％，将聚乙烯醇溶液加入聚乙二醇溶液，两种溶液的质量比为1:1，混合过程中不断搅拌直至生成复合凝胶。用复合凝胶包覆镁盘，在室温下静置6小时，然后将复合凝胶包覆后的镁盘放置于电解液中充当阳极，不锈钢充当阴极。设置微弧氧化电源的参数，占空比25％，频率300Hz，正向电流密度3A/dm2，起弧后负向电流加至2A/dm2，持续时间为18分钟得到凝胶-微弧氧化镁盘。在微弧氧化过程结束后，将样品依次用去离子水和丙酮进行超声清洗。
实施例3
配制电解液：将六偏磷酸钠40g、硅酸钠3g、氢氧化钠1g加入1L去离子水中，搅拌直至完全溶解，将得到的电解液分为两份备用。制备复合凝胶：聚乙二醇(分子量1000)溶液中聚乙二醇的质量分数10wt％，聚乙烯醇(分子量50000)溶液的质量分数10wt％，将聚乙烯醇溶液加入聚乙二醇溶液，两种溶液的质量比为1:1.1，混合过程中不断搅拌直至生成复合凝胶。用复合凝胶包覆铝盘，在室温下静置6小时，然后将复合凝胶包覆后的铝盘放置于电解液中充当阳极，不锈钢充当阴极。设置微弧氧化电源的参数，占空比23％，频率400Hz，正向电流密度4A/dm2，起弧后负向电流加至3A/dm2，持续时间为22分钟得到凝胶-微弧氧化铝盘。在微弧氧化过程结束后，将样品依次用去离子水和丙酮进行超声清洗。
实施例4
配制电解液：将六偏磷酸钠35g、硅酸钠4g、氢氧化钠2g加入1L去离子水中，搅拌直至完全溶解，将得到的电解液分为两份备用。制备复合凝胶：聚乙二醇(分子量2000)溶液中聚乙二醇的质量分数20wt％，聚乙烯醇(分子量60000)溶液的质量分数15wt％，将聚乙烯醇溶液加入聚乙二醇溶液，两种溶液的质量比为1:0.9，混合过程中不断搅拌直至生成复合凝胶。用复合凝胶包覆铝盘，在室温下静置5小时，然后将复合凝胶包覆后的铝盘放置于电解液中充当阳极，不锈钢充当阴极。设置微弧氧化电源的参数，占空比22％，频率800Hz，正向电流密度2A/dm2，起弧后负向电流加至2A/dm2，持续时间为25分钟得到凝胶-微弧氧化铝盘。在微弧氧化过程结束后，将样品依次用去离子水和丙酮进行超声清洗。
实施例5
配制电解液：将六偏磷酸钠45g、硅酸钠5g、氢氧化钠3g加入1L去离子水中，搅拌直至完全溶解，将得到的电解液分为两份备用。制备复合凝胶：聚乙二醇(分子量3000)溶液中聚乙二醇的质量分数20wt％，聚乙烯醇(分子量80000)溶液的质量分数20wt％，将聚乙烯醇溶液加入聚乙二醇溶液，两种溶液的质量比为1:1.2，混合过程中不断搅拌直至生成复合凝胶。用复合凝胶包覆钛盘，在室温下静置4小时，然后将复合凝胶包覆后的钛盘放置于电解液中充当阳极，不锈钢充当阴极。设置微弧氧化电源的参数，占空比24％，频率600Hz，正向电流密度5A/dm2，起弧后负向电流加至3.5A/dm2，持续时间为20分钟得到凝胶-微弧氧化钛盘。在微弧氧化过程结束后，将样品依次用去离子水和丙酮进行超声清洗。
将实施例2-5制得的微弧氧化后的金属盘在往复式摩擦试验机上进行摩擦学实验，载荷为2N，速度为20mm/s，配副采用氮化硅球，实验时长为15分钟，记录数据，得到的平均摩擦系数如下表1所示。
表1实施例2-5所得产品的平均摩擦系数
| 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 平均摩擦系数 | 0.82 | 0.79 | 0.77 | 0.75 |
从表1可以看出，使用本发明方法制得的微弧氧化涂层的平均摩擦系数都较低。
Claims (8)
1.复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、将六偏磷酸钠、硅酸钠、氢氧化钠溶于去离子水中，搅拌至全部溶解后得到电解液，将得到的电解液分为两份；将聚乙烯醇加入去离子水中，搅拌并且水浴加热至聚乙烯醇完全溶解，制得聚乙烯醇溶液；
步骤2、将聚乙二醇加入步骤1制得的其中一份电解液中，加热搅拌至聚乙二醇完全溶解，制得含有磷酸根、硅酸根离子的聚乙二醇溶液；
步骤3、将步骤1制得的聚乙烯醇溶液加入步骤2制得的聚乙二醇溶液中，混合过程中不断搅拌，直至复合凝胶形成；
步骤4、用步骤3制得的复合凝胶包覆阀金属材料，在室温下静置4-6小时；
步骤5、设置好微弧氧化电源的参数，将步骤4得到的复合凝胶包覆后的阀金属材料放置于步骤1制得的另一份电解液中进行微弧氧化，微弧氧化过程结束后得到复合凝胶包覆的微弧氧化涂层；
步骤6、将步骤5得到的复合凝胶包覆的微弧氧化涂层依次用去离子水、丙酮进行超声清洗。
2.根据权利要求1所述的复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法，其特征在于，所述步骤1的电解液中，六偏磷酸钠的浓度为30-45g/L、硅酸钠的浓度为3-6g/L、氢氧化钠的浓度为1-4g/L。
3.根据权利要求1所述的复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法，其特征在于，所述步骤1中的聚乙烯醇的分子量为50000-80000，聚乙烯醇溶液的质量分数为10wt％-20wt％。
4.根据权利要求1所述的复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法，其特征在于，所述步骤2中的聚乙二醇的分子量为400-4000，聚乙二醇溶液中聚乙二醇的质量分数为10wt％-20wt％。
5.根据权利要求1所述的复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法，其特征在于，所述步骤3中聚乙烯醇溶液和聚乙二醇溶液混合时的质量比为：1:0.8-1.2。
6.根据权利要求1所述的复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法，其特征在于，所述步骤4中的阀金属材料为铝、镁、钛。
7.根据权利要求1所述的复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法，其特征在于，所述步骤5中进行微弧氧化时电源的参数为：
占空比20％-25％，频率300-800Hz，正向电流密度2-5A/dm2，起弧后负向电流加至正向电流的50％-100％，持续时间为18-25分钟。
8.根据权利要求1所述的复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法，其特征在于，所述步骤5中进行微弧氧化时电解液的温度为20℃-60℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210890669.7A CN115161745A (zh) | 2022-07-27 | 2022-07-27 | 复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210890669.7A CN115161745A (zh) | 2022-07-27 | 2022-07-27 | 复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115161745A true CN115161745A (zh) | 2022-10-11 |
Family
ID=83497584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210890669.7A Pending CN115161745A (zh) | 2022-07-27 | 2022-07-27 | 复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115161745A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114703525A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-07-05 | 西安工程大学 | 铝表面耐磨损涂层的制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110444756A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-12 | 湖南金富力新能源股份有限公司 | 用高温反应装置制备的锂离子电池正极材料及制法和应用 |
| CN110663129A (zh) * | 2017-04-03 | 2020-01-07 | 纳米技术仪器公司 | 包封的阳极活性材料颗粒、含其的锂二次电池及制造方法 |
| CN111939331A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-17 | 南京工程学院 | 一种可降解金属表面梯度聚合物层及其制备方法 |
| CN113737243A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-03 | 西安交通大学 | 一种阀金属表面微弧氧化/水热处理制备耐磨涂层的方法 |
| CN114540905A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-05-27 | 嘉兴学院 | 一种镁合金微弧氧化方法及微弧氧化电解液 |
| CN114703525A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-07-05 | 西安工程大学 | 铝表面耐磨损涂层的制备方法 |
-
2022
- 2022-07-27 CN CN202210890669.7A patent/CN115161745A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110663129A (zh) * | 2017-04-03 | 2020-01-07 | 纳米技术仪器公司 | 包封的阳极活性材料颗粒、含其的锂二次电池及制造方法 |
| CN110444756A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-12 | 湖南金富力新能源股份有限公司 | 用高温反应装置制备的锂离子电池正极材料及制法和应用 |
| CN111939331A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-17 | 南京工程学院 | 一种可降解金属表面梯度聚合物层及其制备方法 |
| CN113737243A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-03 | 西安交通大学 | 一种阀金属表面微弧氧化/水热处理制备耐磨涂层的方法 |
| CN114540905A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-05-27 | 嘉兴学院 | 一种镁合金微弧氧化方法及微弧氧化电解液 |
| CN114703525A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-07-05 | 西安工程大学 | 铝表面耐磨损涂层的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JIA ENDONG 等: "Polyvinyl alcohol/polyethylene glycol composite hydrogel parceling on aluminum: Toward more robust micro-arc oxidation coatings", CERAMICS INTERNATIONAL, vol. 49, no. 08, 23 December 2022 (2022-12-23), pages 13081 - 13091 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114703525A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-07-05 | 西安工程大学 | 铝表面耐磨损涂层的制备方法 |
| CN114703525B (zh) * | 2022-04-12 | 2024-01-26 | 西安工程大学 | 铝表面耐磨损涂层的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115161745A (zh) | 复合凝胶包覆改善微弧氧化表面涂层的方法 | |
| CN112981488B (zh) | 一种航空铝合金表面制备润滑及耐磨复合涂层 | |
| CN108977865B (zh) | 一种5xxx铝及铝合金表面高耐蚀单致密微弧氧化膜层的制备方法 | |
| RU2357016C1 (ru) | Способ получения защитных покрытий на сплавах магния | |
| CN113106516A (zh) | 一种通过调控负向电参数提高铝合金微弧氧化膜致密性的方法 | |
| CN115612998B (zh) | 一种镁合金表面润滑耐磨复合膜层及其制备方法 | |
| CN110129858B (zh) | 一种离子液体辅助镁锂合金阳极氧化成膜方法 | |
| CN114703525B (zh) | 铝表面耐磨损涂层的制备方法 | |
| CN106929793B (zh) | 一种复合材料、在金属基体上喷涂涂层的方法和防腐涂层 | |
| CN111477899B (zh) | 一种用于燃料电池的导电耐蚀金属双极板及其制备方法 | |
| CN110777413B (zh) | 一种等离子体阴极电解沉积陶瓷涂层表面激光重熔的方法 | |
| CN113684511B (zh) | 一种高温自修复涂层的电化学制备方法及其产品 | |
| CN111805068B (zh) | 一种多孔ods钨与铜的放电等离子扩散连接方法 | |
| CN101435081B (zh) | 镁合金表面无电压化学制膜和低电压下电化学制膜的方法 | |
| CN109628989B (zh) | 一种高铬合金超亲水表面的制备方法 | |
| CN113308693A (zh) | 一种高强度耐腐蚀不锈钢管件及其加工工艺 | |
| CN109504996B (zh) | 一种用于钢铁表面dlc复合氧化膜制备的阴极微弧氧化溶液和方法 | |
| JPH05191001A (ja) | プリント配線用基板およびその製造方法 | |
| CN111394770A (zh) | 镁铝合金表面镀膜工艺 | |
| CN111893471A (zh) | 一种高耐候性铝合金无铬钝化剂及其制备方法 | |
| CN113215636B (zh) | 一种酸洗板表面处理方法 | |
| CN117248208A (zh) | 激光熔覆制备高耐磨铝合金微弧氧化复合涂层的方法 | |
| CN111826606A (zh) | 一种铝及铝合金表面等离子体氧化方法 | |
| CN110484861B (zh) | 一种镁合金材料及镁合金固溶处理+pvd涂层同步强化方法 | |
| CN116240602A (zh) | 一种一步法制备金属表面致密陶瓷涂层的方法及装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |