CN115896554A - 高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料及其制备方法。以预处理后的石墨烯掺杂铝合金基材，表面覆碳纳米管薄膜，经微弧氧化表面处理，获得碳纳米管/陶瓷层耐腐蚀表面。制备步骤如下：将铝合金基材熔融，加入石墨烯，搅拌均匀后冷却固化获得铝合金板材；以铝合金板材作为接收板，采用静电纺丝在其表面覆碳纳米管薄膜；干燥；放入电解槽中进行微弧氧化处理，电解槽兼做电极，即得。本发明解决了直接将碳纳米管分散在电解液中导致碳纳米管团聚，分散不均匀，从而使耐腐蚀层的耐腐蚀效果也不均匀的问题，同时碳纳米管可以在一定程度上堵塞微弧氧化过程中产生的微孔，从而提高微弧氧化层的硬度、耐蚀性以及耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金材料技术领域，具体涉及高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料及其制备方法。
背景技术
微弧氧化又称微等离子体氧化或阳极火花沉积，是一项新兴的金属表面处理技术。它是将Al、Ti、Mg、Zr等金属或合金置于电解质水溶液中，在强电场(电压高于300V)的作用下阳极表面出现微区弧光放电现象，微弧区的瞬间高温烧结作用导致在金属或合金的表面直接生成氧化物陶瓷相。微弧氧化技术是在阳极氧化的技术上发展起来的，但是它突破了传统的法拉第区域进行阳极氧化的框架，把阳极氧化的电压由几十伏提高到几百伏，由小电流发展到大电流，由直流发展到交流，使样品表面出现电晕、辉光、微弧放电、火花斑等现象，从而对氧化层进行微等离子体的高温高压处理，使非晶结构的氧化层发生了相和结构上的变化，是当今阳极氧化技术的多样化、双阶段阳极氧化、脉冲阳极氧化等发展、应用的产物。
在微弧氧化中，有时会添加一些耐腐蚀、耐磨粒子，通过阳极氧化技术引入到金属表面涂层中，但是此种方法会面临微粒团聚、分散不均等问题，导致添加到溶液中的微粒聚沉到反应容器底部，降低溶液中微粒浓度，从而影响最终材料的力学性能和均匀性。
发明内容
要解决的技术问题：针对上述的技术问题，本发明的目的是提供高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料及其制备方法，采用静电纺丝的方法，将碳纳米管覆于铝合金表面，解决了直接将碳纳米管分散在电解液中导致碳纳米管团聚，分散不均匀，从而使耐腐蚀层的耐腐蚀效果也不均匀的问题，同时碳纳米管可以在一定程度上堵塞微弧氧化过程中产生的微孔，从而提高微弧氧化层的硬度、耐蚀性以及耐磨性。
技术方案：高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料，采用微弧氧化表面处理技术制备耐腐蚀表面，以预处理后的石墨烯掺杂铝合金基材，表面覆碳纳米管薄膜，经微弧氧化表面处理，获得碳纳米管/陶瓷层耐腐蚀表面；
所述铝合金基材成分构成：
Si 5.12％
Zn 3.24％
Mg 2.25％
Fe 0.51％
Al余量；
所述碳纳米管薄膜厚度为0.1-0.2μm。
优选的，所述预处理后的石墨烯粒径大小为0.1-0.5μm，厚度为0.5-3.5nm。
优选的，所述预处理后的石墨烯的预处理方法为：将石墨烯加入到含有20wt.％的硅烷偶联剂KH-550，72wt.％的无水乙醇和8wt.％的去离子水溶液中，石墨烯与溶液的质量分数比为1:100，超声处理30min，从而得到分散均匀的悬浮液；将悬浮液加热至78℃，连续磁力搅拌回流4h，待反应结束后，用去离子水和无水乙醇反复洗涤，干燥，在玛瑙研钵中充分研磨即可得预处理后的石墨烯。
优选的，所述预处理后的石墨烯与铝合金基材的质量比为(0.1-1):100。
优选的，所述碳纳米管薄膜的制备方法为：
(1)将0.8g聚丙烯腈加入到9.2g N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，常温下磁力搅拌10h，得到聚丙烯腈溶液；
(2)在聚丙烯腈纺丝溶液中加入碳纳米管，并经超声分散处理2h，获得静电纺丝液；
(3)将静电纺丝液注入静电纺丝装置中，进行纺丝获得纺丝薄膜。
优选的，所述碳纳米管的直径为50-100nm，长径比为100-300；所述碳纳米管与聚丙烯腈的质量比为(1-2):100。
优选的，所述静电纺丝条件为：接收器与针头距离为20cm，纺丝电压为15kV，纺丝液的流速为1mL/h，温度为25℃。
上述高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将铝合金基材熔融，加入石墨烯，搅拌均匀后冷却固化获得铝合金板材；
步骤2：以铝合金板材作为接收板，采用静电纺丝法在其表面覆碳纳米管薄膜；
步骤3：覆好后，进行干燥；
步骤4：放入电解槽中进行微弧氧化处理3.5h，电解槽兼做电极，即得高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料。
优选的，所述微弧氧化电解液为10g/LNaSiO3+7g/L KF+7g/L KOH水溶液。
优选的，所述微弧氧化参数为：恒压450-600V、频率1000Hz、占空比6％。
有益效果：
1、本发明采用静电纺丝的方法，将碳纳米管覆于铝合金表面，解决了直接将碳纳米管分散在电解液中导致碳纳米管团聚，分散不均匀，从而使耐腐蚀层的耐腐蚀效果也不均匀的问题。
2、本发明采用硅烷偶联剂对石墨烯进行了处理，处理后石墨烯能够在铝合金中分布更为均匀。
3、本发明采用微弧氧化法能将铝合金表面氧化成陶瓷硬膜，形成高强耐腐蚀层，同时将碳纳米管均匀的附着在铝合金表面，碳纳米管可以在一定程度上堵塞微弧氧化过程中产生的微孔，从而提高微弧氧化层的硬度、耐蚀性以及耐磨性。
4、本发明铝合金的力学强度好，具有非常好的耐腐蚀性能，能够用于汽车结构件。
具体实施方式
本发明提出了高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下将配合实施例来对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
石墨烯得预处理：
将石墨烯加入到含有20wt.％的硅烷偶联剂KH-550，72wt.％的无水乙醇和8wt.％的去离子水溶液中，石墨烯与溶液的质量分数比为1:100，超声处理30min，从而得到分散均匀的悬浮液；
将悬浮液加热至78℃，连续磁力搅拌回流4h，待反应结束后，用去离子水和无水乙醇反复洗涤数次，干燥，在玛瑙研钵中充分研磨即可得预处理后的石墨烯。
预处理后的石墨烯粒径大小为0.1-0.5μm，厚度为0.5-3.5nm。
实施例2
高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将铝合金基材熔融，加入石墨烯，搅拌均匀后冷却固化获得铝合金板材；所述铝合金基材成分构成：Si 5.12％、Zn 3.24％、Mg 2.25％、Fe 0.51％、Al余量；所述预处理后的石墨烯与铝合金基材的质量比为0.1:100；
步骤2：将0.8g聚丙烯腈加入到9.2g N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，常温下磁力搅拌10h，得到聚丙烯腈溶液；
步骤3：在聚丙烯腈纺丝溶液中加入碳纳米管，并经超声分散处理2h，获得静电纺丝液，其中，碳纳米管的直径为50-100nm，长径比为100-300；碳纳米管与聚丙烯腈的质量比为1.5:100；
步骤4：将静电纺丝液注入静电纺丝装置中，以铝合金板材作为接收板，进行纺丝获得表面覆碳纳米管薄膜的铝合金板材；静电纺丝条件为：接收器与针头距离为20cm，纺丝电压为15kV，纺丝液的流速为1mL/h，温度为25℃；碳纳米管薄膜厚度为0.15μm；
步骤5：覆好后，进行干燥；
步骤6：放入电解槽中进行微弧氧化处理3.5h，微弧氧化电解液为10g/LNaSiO3+7g/L KF+7g/LKOH水溶液，电解槽兼做电极，微弧氧化参数为：恒压550V、频率1000Hz、占空比6％，即得高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料。
实施例3
高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将铝合金基材熔融，加入石墨烯，搅拌均匀后冷却固化获得铝合金板材；所述铝合金基材成分构成：Si 5.12％、Zn 3.24％、Mg 2.25％、Fe 0.51％、Al余量；所述预处理后的石墨烯与铝合金基材的质量比为0.3:100；
步骤2：将0.8g聚丙烯腈加入到9.2g N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，常温下磁力搅拌10h，得到聚丙烯腈溶液；
步骤3：在聚丙烯腈纺丝溶液中加入碳纳米管，并经超声分散处理2h，获得静电纺丝液，其中，碳纳米管的直径为50-100nm，长径比为100-300；碳纳米管与聚丙烯腈的质量比为1.5:100；
步骤4：将静电纺丝液注入静电纺丝装置中，以铝合金板材作为接收板，进行纺丝获得表面覆碳纳米管薄膜的铝合金板材；静电纺丝条件为：接收器与针头距离为20cm，纺丝电压为15kV，纺丝液的流速为1mL/h，温度为25℃；碳纳米管薄膜厚度为0.15μm；
步骤5：覆好后，进行干燥；
步骤6：放入电解槽中进行微弧氧化处理3.5h，微弧氧化电解液为10g/L NaSiO3+7g/L KF+7g/L KOH水溶液，电解槽兼做电极，微弧氧化参数为：恒压550V、频率1000Hz、占空比6％，即得高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料。
实施例4
高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将铝合金基材熔融，加入石墨烯，搅拌均匀后冷却固化获得铝合金板材；所述铝合金基材成分构成：Si 5.12％、Zn 3.24％、Mg 2.25％、Fe 0.51％、Al余量；所述预处理后的石墨烯与铝合金基材的质量比为0.5:100；
步骤2：将0.8g聚丙烯腈加入到9.2g N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，常温下磁力搅拌10h，得到聚丙烯腈溶液；
步骤3：在聚丙烯腈纺丝溶液中加入碳纳米管，并经超声分散处理2h，获得静电纺丝液，其中，碳纳米管的直径为50-100nm，长径比为100-300；碳纳米管与聚丙烯腈的质量比为1.5:100；
步骤4：将静电纺丝液注入静电纺丝装置中，以铝合金板材作为接收板，进行纺丝获得表面覆碳纳米管薄膜的铝合金板材；静电纺丝条件为：接收器与针头距离为20cm，纺丝电压为15kV，纺丝液的流速为1mL/h，温度为25℃；碳纳米管薄膜厚度为0.15μm；
步骤5：覆好后，进行干燥；
步骤6：放入电解槽中进行微弧氧化处理3.5h，微弧氧化电解液为10g/L NaSiO3+7g/L KF+7g/L KOH水溶液，电解槽兼做电极，微弧氧化参数为：恒压550V、频率1000Hz、占空比6％，即得高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料。
实施例5
高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将铝合金基材熔融，加入石墨烯，搅拌均匀后冷却固化获得铝合金板材；所述铝合金基材成分构成：Si 5.12％、Zn 3.24％、Mg 2.25％、Fe 0.51％、Al余量；所述预处理后的石墨烯与铝合金基材的质量比为0.8:100；
步骤2：将0.8g聚丙烯腈加入到9.2g N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，常温下磁力搅拌10h，得到聚丙烯腈溶液；
步骤3：在聚丙烯腈纺丝溶液中加入碳纳米管，并经超声分散处理2h，获得静电纺丝液，其中，碳纳米管的直径为50-100nm，长径比为100-300；碳纳米管与聚丙烯腈的质量比为1.5:100；
步骤4：将静电纺丝液注入静电纺丝装置中，以铝合金板材作为接收板，进行纺丝获得表面覆碳纳米管薄膜的铝合金板材；静电纺丝条件为：接收器与针头距离为20cm，纺丝电压为15kV，纺丝液的流速为1mL/h，温度为25℃；碳纳米管薄膜厚度为0.15μm；
步骤5：覆好后，进行干燥；
步骤6：放入电解槽中进行微弧氧化处理3.5h，微弧氧化电解液为10g/L NaSiO3+7g/L KF+7g/L KOH水溶液，电解槽兼做电极，微弧氧化参数为：恒压550V、频率1000Hz、占空比6％，即得高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料。
实施例6
高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将铝合金基材熔融，加入石墨烯，搅拌均匀后冷却固化获得铝合金板材；所述铝合金基材成分构成：Si 5.12％、Zn 3.24％、Mg 2.25％、Fe 0.51％、Al余量；所述预处理后的石墨烯与铝合金基材的质量比为1:100；
步骤2：将0.8g聚丙烯腈加入到9.2g N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，常温下磁力搅拌10h，得到聚丙烯腈溶液；
步骤3：在聚丙烯腈纺丝溶液中加入碳纳米管，并经超声分散处理2h，获得静电纺丝液，其中，碳纳米管的直径为50-100nm，长径比为100-300；碳纳米管与聚丙烯腈的质量比为1.5:100；
步骤4：将静电纺丝液注入静电纺丝装置中，以铝合金板材作为接收板，进行纺丝获得表面覆碳纳米管薄膜的铝合金板材；静电纺丝条件为：接收器与针头距离为20cm，纺丝电压为15kV，纺丝液的流速为1mL/h，温度为25℃；碳纳米管薄膜厚度为0.15μm；
步骤5：覆好后，进行干燥；
步骤6：放入电解槽中进行微弧氧化处理3.5h，微弧氧化电解液为10g/L NaSiO3+7g/L KF+7g/L KOH水溶液，电解槽兼做电极，微弧氧化参数为：恒压550V、频率1000Hz、占空比6％，即得高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料。
实施例7
高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将铝合金基材熔融，加入石墨烯，搅拌均匀后冷却固化获得铝合金板材；所述铝合金基材成分构成：Si 5.12％、Zn 3.24％、Mg 2.25％、Fe 0.51％、Al余量；所述预处理后的石墨烯与铝合金基材的质量比为0.8:100；
步骤2：将0.8g聚丙烯腈加入到9.2g N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，常温下磁力搅拌10h，得到聚丙烯腈溶液；
步骤3：在聚丙烯腈纺丝溶液中加入碳纳米管，并经超声分散处理2h，获得静电纺丝液，其中，碳纳米管的直径为50-100nm，长径比为100-300；碳纳米管与聚丙烯腈的质量比为1:100；
步骤4：将静电纺丝液注入静电纺丝装置中，以铝合金板材作为接收板，进行纺丝获得表面覆碳纳米管薄膜的铝合金板材；静电纺丝条件为：接收器与针头距离为20cm，纺丝电压为15kV，纺丝液的流速为1mL/h，温度为25℃；碳纳米管薄膜厚度为0.15μm；
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实施例8
高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将铝合金基材熔融，加入石墨烯，搅拌均匀后冷却固化获得铝合金板材；所述铝合金基材成分构成：Si 5.12％、Zn 3.24％、Mg 2.25％、Fe 0.51％、Al余量；所述预处理后的石墨烯与铝合金基材的质量比为0.8:100；
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步骤4：将静电纺丝液注入静电纺丝装置中，以铝合金板材作为接收板，进行纺丝获得表面覆碳纳米管薄膜的铝合金板材；静电纺丝条件为：接收器与针头距离为20cm，纺丝电压为15kV，纺丝液的流速为1mL/h，温度为25℃；碳纳米管薄膜厚度为0.15μm；
步骤5：覆好后，进行干燥；
步骤6：放入电解槽中进行微弧氧化处理3.5h，微弧氧化电解液为10g/L NaSiO3+7g/L KF+7g/L KOH水溶液，电解槽兼做电极，微弧氧化参数为：恒压550V、频率1000Hz、占空比6％，即得高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料。
实施例9
高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将铝合金基材熔融，加入石墨烯，搅拌均匀后冷却固化获得铝合金板材；所述铝合金基材成分构成：Si 5.12％、Zn 3.24％、Mg 2.25％、Fe 0.51％、Al余量；所述预处理后的石墨烯与铝合金基材的质量比为0.8:100；
步骤2：将0.8g聚丙烯腈加入到9.2g N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，常温下磁力搅拌10h，得到聚丙烯腈溶液；
步骤3：在聚丙烯腈纺丝溶液中加入碳纳米管，并经超声分散处理2h，获得静电纺丝液，其中，碳纳米管的直径为50-100nm，长径比为100-300；碳纳米管与聚丙烯腈的质量比为1.5:100；
步骤4：将静电纺丝液注入静电纺丝装置中，以铝合金板材作为接收板，进行纺丝获得表面覆碳纳米管薄膜的铝合金板材；静电纺丝条件为：接收器与针头距离为20cm，纺丝电压为15kV，纺丝液的流速为1mL/h，温度为25℃；碳纳米管薄膜厚度为0.1μm；
步骤5：覆好后，进行干燥；
步骤6：放入电解槽中进行微弧氧化处理3.5h，微弧氧化电解液为10g/L NaSiO3+7g/L KF+7g/L KOH水溶液，电解槽兼做电极，微弧氧化参数为：恒压550V、频率1000Hz、占空比6％，即得高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料。
实施例10
高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将铝合金基材熔融，加入石墨烯，搅拌均匀后冷却固化获得铝合金板材；所述铝合金基材成分构成：Si 5.12％、Zn 3.24％、Mg 2.25％、Fe 0.51％、Al余量；所述预处理后的石墨烯与铝合金基材的质量比为0.8:100；
步骤2：将0.8g聚丙烯腈加入到9.2g N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，常温下磁力搅拌10h，得到聚丙烯腈溶液；
步骤3：在聚丙烯腈纺丝溶液中加入碳纳米管，并经超声分散处理2h，获得静电纺丝液，其中，碳纳米管的直径为50-100nm，长径比为100-300；碳纳米管与聚丙烯腈的质量比为1.5:100；
步骤4：将静电纺丝液注入静电纺丝装置中，以铝合金板材作为接收板，进行纺丝获得表面覆碳纳米管薄膜的铝合金板材；静电纺丝条件为：接收器与针头距离为20cm，纺丝电压为15kV，纺丝液的流速为1mL/h，温度为25℃；碳纳米管薄膜厚度为0.2μm；
步骤5：覆好后，进行干燥；
步骤6：放入电解槽中进行微弧氧化处理3.5h，微弧氧化电解液为10g/L NaSiO3+7g/L KF+7g/L KOH水溶液，电解槽兼做电极，微弧氧化参数为：恒压550V、频率1000Hz、占空比6％，即得高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料。
实施例11
高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将铝合金基材熔融，加入石墨烯，搅拌均匀后冷却固化获得铝合金板材；所述铝合金基材成分构成：Si 5.12％、Zn 3.24％、Mg 2.25％、Fe 0.51％、Al余量；所述预处理后的石墨烯与铝合金基材的质量比为0.8:100；
步骤2：将0.8g聚丙烯腈加入到9.2g N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，常温下磁力搅拌10h，得到聚丙烯腈溶液；
步骤3：在聚丙烯腈纺丝溶液中加入碳纳米管，并经超声分散处理2h，获得静电纺丝液，其中，碳纳米管的直径为50-100nm，长径比为100-300；碳纳米管与聚丙烯腈的质量比为1.5:100；
步骤4：将静电纺丝液注入静电纺丝装置中，以铝合金板材作为接收板，进行纺丝获得表面覆碳纳米管薄膜的铝合金板材；静电纺丝条件为：接收器与针头距离为20cm，纺丝电压为15kV，纺丝液的流速为1mL/h，温度为25℃；碳纳米管薄膜厚度为0.15μm；
步骤5：覆好后，进行干燥；
步骤6：放入电解槽中进行微弧氧化处理3.5h，微弧氧化电解液为10g/L NaSiO3+7g/L KF+7g/L KOH水溶液，电解槽兼做电极，微弧氧化参数为：恒压450V、频率1000Hz、占空比6％，即得高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料。
实施例12
高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将铝合金基材熔融，加入石墨烯，搅拌均匀后冷却固化获得铝合金板材；所述铝合金基材成分构成：Si 5.12％、Zn 3.24％、Mg 2.25％、Fe 0.51％、Al余量；所述预处理后的石墨烯与铝合金基材的质量比为0.8:100；
步骤2：将0.8g聚丙烯腈加入到9.2g N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，常温下磁力搅拌10h，得到聚丙烯腈溶液；
步骤3：在聚丙烯腈纺丝溶液中加入碳纳米管，并经超声分散处理2h，获得静电纺丝液，其中，碳纳米管的直径为50-100nm，长径比为100-300；碳纳米管与聚丙烯腈的质量比为1.5:100；
步骤4：将静电纺丝液注入静电纺丝装置中，以铝合金板材作为接收板，进行纺丝获得表面覆碳纳米管薄膜的铝合金板材；静电纺丝条件为：接收器与针头距离为20cm，纺丝电压为15kV，纺丝液的流速为1mL/h，温度为25℃；碳纳米管薄膜厚度为0.15μm；
步骤5：覆好后，进行干燥；
步骤6：放入电解槽中进行微弧氧化处理3.5h，微弧氧化电解液为10g/L NaSiO3+7g/L KF+7g/L KOH水溶液，电解槽兼做电极，微弧氧化参数为：恒压500V、频率1000Hz、占空比6％，即得高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料。
实施例13
高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将铝合金基材熔融，加入石墨烯，搅拌均匀后冷却固化获得铝合金板材；所述铝合金基材成分构成：Si 5.12％、Zn 3.24％、Mg 2.25％、Fe 0.51％、Al余量；所述预处理后的石墨烯与铝合金基材的质量比为0.8:100；
步骤2：将0.8g聚丙烯腈加入到9.2g N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，常温下磁力搅拌10h，得到聚丙烯腈溶液；
步骤3：在聚丙烯腈纺丝溶液中加入碳纳米管，并经超声分散处理2h，获得静电纺丝液，其中，碳纳米管的直径为50-100nm，长径比为100-300；碳纳米管与聚丙烯腈的质量比为1.5:100；
步骤4：将静电纺丝液注入静电纺丝装置中，以铝合金板材作为接收板，进行纺丝获得表面覆碳纳米管薄膜的铝合金板材；静电纺丝条件为：接收器与针头距离为20cm，纺丝电压为15kV，纺丝液的流速为1mL/h，温度为25℃；碳纳米管薄膜厚度为0.15μm；
步骤5：覆好后，进行干燥；
步骤6：放入电解槽中进行微弧氧化处理3.5h，微弧氧化电解液为10g/L NaSiO3+7g/L KF+7g/L KOH水溶液，电解槽兼做电极，微弧氧化参数为：恒压600V、频率1000Hz、占空比6％，即得高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料。
对比例1
本对比例与实施例5的区别在于，不制备碳纳米管纺丝膜，而是直接将碳纳米管(与实施例5中所用碳纳米管质量相同)添加到电解液中，具体为：
高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将铝合金基材熔融，加入石墨烯，搅拌均匀后冷却固化获得铝合金板材；所述铝合金基材成分构成：Si 5.12％、Zn 3.24％、Mg 2.25％、Fe 0.51％、Al余量；所述预处理后的石墨烯与铝合金基材的质量比为0.8:100；
步骤2：放入电解槽中进行微弧氧化处理3.5h，微弧氧化电解液为10g/L NaSiO3+7g/L KF+7g/L KOH水溶液，在水溶液中加入碳纳米管，碳纳米管的直径为50-100nm，长径比为100-300；电解槽兼做电极，微弧氧化参数为：恒压550V、频率1000Hz、占空比6％，即得高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料。
采用万能试验机对各实施例的力学性能进行测试。
表1各实施例的力学性能
| 屈服强度(MPa) | 抗拉强度(MPa) | 硬度HV | |
| 实施例2 | 481.3 | 541 | 1846 |
| 实施例3 | 483.4 | 545 | 1858 |
| 实施例4 | 487.9 | 550 | 1866 |
| 实施例5 | 491.3 | 557 | 1881 |
| 实施例6 | 489.1 | 553 | 1879 |
| 实施例7 | 486.1 | 546 | 1870 |
| 实施例8 | 488.0 | 552 | 1877 |
| 实施例9 | 471.2 | 537 | 1853 |
| 实施例10 | 483.6 | 550 | 1869 |
| 实施例11 | 462.1 | 527 | 1815 |
| 实施例12 | 474.8 | 535 | 1843 |
| 实施例13 | 479.2 | 549 | 1868 |
| 对比例1 | 411.1 | 507 | 1807 |
按照ASTM G85 A3标准，采用Ascott CC450 ip盐雾腐蚀试验箱对本发明高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料进行海水酸化循环腐蚀试验。具体试验条件如下：试验介质为按照ASTM D1141标准合成的海盐溶液，其pH值为2.84～2.86；饱和空气桶温度为57℃，箱内温度为49℃；试验周期0～600h。
表2各实施例的力学性能
Claims (10)
1.高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料，采用微弧氧化表面处理技术制备耐腐蚀表面，其特征在于，以预处理后的石墨烯掺杂铝合金基材，表面覆碳纳米管薄膜，经微弧氧化表面处理，获得碳纳米管/陶瓷层耐腐蚀表面；
所述铝合金基材成分构成：
Si 5.12％
Zn 3.24％
Mg 2.25％
Fe 0.51％
Al余量；
所述碳纳米管薄膜厚度为0.1-0.2μm。
2.根据权利要求1所述的高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料，其特征在于，所述预处理后的石墨烯粒径大小为0.1-0.5μm，厚度为0.5-3.5nm。
3.根据权利要求1所述的高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料，其特征在于，所述预处理后的石墨烯的预处理方法为：将石墨烯加入到含有20wt.％的硅烷偶联剂KH-550，72wt.％的无水乙醇和8wt.％的去离子水溶液中，石墨烯与溶液的质量分数比为1:100，超声处理30min，从而得到分散均匀的悬浮液；将悬浮液加热至78℃，连续磁力搅拌回流4h，待反应结束后，用去离子水和无水乙醇反复洗涤，干燥，在玛瑙研钵中充分研磨即可得预处理后的石墨烯。
4.根据权利要求1所述的高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料，其特征在于，所述预处理后的石墨烯与铝合金基材的质量比为(0.1-1):100。
5.根据权利要求1所述的高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料，其特征在于，所述碳纳米管薄膜的制备方法为：
(1)将0.8g聚丙烯腈加入到9.2g N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，常温下磁力搅拌10h，得到聚丙烯腈溶液；
(2)在聚丙烯腈纺丝溶液中加入碳纳米管，并经超声分散处理2h，获得静电纺丝液；
(3)将静电纺丝液注入静电纺丝装置中，进行纺丝获得纺丝薄膜。
6.根据权利要求4所述的高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料，其特征在于，所述碳纳米管的直径为50-100nm，长径比为100-300；所述碳纳米管与聚丙烯腈的质量比为(1-2):100。
7.根据权利要求4所述的高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料，其特征在于，所述静电纺丝条件为：接收器与针头距离为20cm，纺丝电压为15kV，纺丝液的流速为1mL/h，温度为25℃。
8.根据权利要求1所述的高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将铝合金基材熔融，加入石墨烯，搅拌均匀后冷却固化获得铝合金板材；
步骤2：以铝合金板材作为接收板，采用静电纺丝在其表面覆碳纳米管薄膜；
步骤3：覆好后，进行干燥；
步骤4：放入电解槽中进行微弧氧化处理3.5h，电解槽兼做电极，即得高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料。
9.根据权利要求8所述的高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述微弧氧化电解液为10g/LNaSiO3+7g/L KF+7g/L KOH水溶液。
10.根据权利要求8所述的高强耐蚀汽车结构件用铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述微弧氧化参数为：恒压450-600V、频率1000Hz、占空比6％。
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