地铁门铝制导轨表面微弧氧化制备耐磨涂层的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种地铁门铝制导轨表面微弧氧化制备耐磨涂层的处理方法，所制备的耐磨涂层主要由铝的氧化物和少量石墨组成，防护涂层厚度为15~26μm，具体包括配置电解液、微弧氧化处理、水洗后风干这些步骤，本发明专利技术制备的铝合金表面耐磨涂层具有硬度高、厚度均匀、致密度高、耐磨性好以及摩擦过程中能产生自润滑等特点,可满足轨道交通领域对长效耐磨导轨的实际需求。

【技术实现步骤摘要】
地铁门铝制导轨表面微弧氧化制备耐磨涂层的处理方法
本专利技术属于金属材料表面处理
，具体涉及地铁门铝制导轨表面微弧氧化制备耐磨涂层的处理方法。
技术介绍
地铁作为现代都市生活中重要的交通工具，越来越贴近人们的生活，为了庞大的载客量，地铁不得不考虑自身轻量化，铝合金在实用金属中具有较低的密度、较高的比强度以及优良的承受冲击载荷能力，在轻量化的地铁上被广泛应用。地铁客室车门因其数量多(每列车有60个客室车门)、操作频繁(运营中平均每2min就须开关门1次)而成为地铁至关重要的部件。在这种地铁门与导轨之间频繁来回滚动的摩擦会不可避免的带来材料的磨损。而铝合金较低的硬度又不得不对其进行表面处理。传统的铝合金表面处理技术诸如(阳极氧化、电镀)在如今国内相关环保条例的出台后其在执行过程中产生的废液排放是一个具有挑战的问题。微弧氧化工艺就很好地解决了这一问题。铝合金导轨通过微弧氧化处理表面可获得一层约十几微米厚的氧化铝陶瓷层。其表面显微硬度可超过1000HV。目前，随着节能环保理念的提出以及设备精准精密度的提高，材料的使用寿命以及表面的精整要求也越发严格。铝合金微弧氧化涂层表面不理想的粗糙度以及干摩擦过程中产生的不理想的摩擦系数都很影响材料的使用寿命；然而，针对此类问题，传统微弧氧化处理却不能高效、全面地解决上述问题。因此，在铝制导轨表面开发一种低摩擦系数和高硬度的耐磨涂层很为迫切。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了地铁门铝制导轨表面微弧氧化制备耐磨涂层的处理方法，且制备的铝制导轨表面具有较低的摩擦系数和较高硬度的耐磨涂层。为实现上述技术效果，本专利技术的技术方案为：一种地铁门铝制导轨表面微弧氧化制备耐磨涂层的处理方法，所制备的耐磨涂层主要包括铝的氧化物、石墨，二氧化锆，所述铝的氧化物、石墨和二氧化锆的质量份数为70份～90份、5份～7份、2份～3份；具体包括以下步骤：S1：配置电解液称取硅酸钠、氟锆酸钾、氢氧化钠、三乙醇胺、纳米级石墨颗粒、分散剂、润湿剂，为加入去离子水或蒸馏水溶解，搅拌均匀后即得到微弧氧化电解液；其中硅酸钠浓度10～20g/L，氟锆酸钾浓度为2.0g/L，氢氧化钠浓度为1～3g/L，三乙醇胺的浓度为30g/L，纳米级石墨颗粒浓度4～10g/L，分散剂浓度为4～10g/L，润湿剂浓度2.0g/L；S2：微弧氧化将铝制导轨置于微弧氧化系统中电解槽的阳极，采用不锈钢板作为阴极，接通微弧氧化电源，整个微弧氧化过程中控制电源输出电流为5～10A/dm2，直流输出，频率为500～1000HZ，，占空比为5～20％，氧化时间10～30min，维持电解液温度为10～30℃；S3：将S2微弧氧化处理后的铝制导轨水洗后风干。原理：在电解液中加入氟锆酸钾能够生成二氧化锆，具有良好的硬度以及抗冲击性，合适的氟锆酸钾可以使涂层表面粗糙度下降。纳米级石墨颗粒可以通过熔融包覆以及从放电通道迁移的形式进入涂层内部，并在涂层中均匀分布起到润滑减磨的功效。在阳极氧化过程中,三乙醇胺化学吸附铝合金表面,从而改变微弧氧化过程中氧气气泡在镁合金表面的吸附强度和氧气气泡的大小,降低了微弧氧化陶瓷层孔隙率。另三乙醇胺可以有效抑制火花放电,增加膜层的厚度,使表面孔隙变小,提高表面光洁度。进一步改进的是，所述石墨颗粒的粒径为40-50。进一步改进的是，制备的所述耐磨涂层厚度为15～26μm。进一步改进的是，S2中，分散剂采用HPMA，所述润湿剂采用OP-10。。本专利技术的优点和有益效果在于：与现有铝合金微弧氧化表面处理技术相比，本专利技术方法在提高其耐磨性能的同时并没有改变微弧氧化的工艺步骤和方法，采用更优的电参数和电解液组合大幅提高涂层的生长速度，抑制涂层生长过程中微裂纹的发生，并极大的提高了涂层中α-Al2O3的含量，因此，本专利技术所述制备方法处理后的铝制导轨具有生产流程短、简单、制备成本低、摩擦系数小、硬度高并兼具自润滑等特性，可满足轨道交通领域对铝制耐磨导轨长寿命服役期之要求。附图说明图1地铁门铝制导轨微弧氧化处理后实物图；图2地铁门铝制导轨微弧氧化处理后的SEM表面形貌；图3地铁门铝制导轨微弧氧化处理后的截面形貌。具体实施方式下面结合幅图实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。实施例1所制备的耐磨涂层主要包括铝的氧化物、石墨，二氧化锆，所述铝的氧化物、石墨和二氧化锆的质量份数为70份、7份、3份。步骤1：配置电解液称取一定量硅酸钠(15g/L)、氟锆酸钾(2.0g/L)、三乙醇胺(30g/L)、氢氧化钠(1g/L)、纳米级石墨颗粒(6g/L)，分散剂：HPMA(4g/L)，润湿剂：OP-10(2.0g/L)。加入去离子水或蒸馏水溶解，搅拌均匀后即得到微弧氧化电解液；步骤2：微弧氧化将铝制导轨置于微弧氧化系统中电解槽的阳极，采用不锈钢板作为阴极，接通微弧氧化电源，整个微弧氧化过程中控制电源输出电流为6A/dm2，直流输出(频率为500HZ)，占空比为10％，氧化时间15min，维持电解液温度为25℃；步骤3：将步骤2微弧氧化处理后的铝制导轨水洗后风干。本实施例所制备的耐磨涂层厚度为20μm。实施例2所制备的耐磨涂层主要包括铝的氧化物、石墨，二氧化锆，所述铝的氧化物、石墨和二氧化锆的质量份数为90份、5份、2份。步骤1：配置电解液称取一定量硅酸钠(10g/L)、氟锆酸钾(2.0g/L)、氢氧化钠(1～3g/L)、三乙醇胺(30g/L)、石墨粉(4g/L)，分散剂：HPMA(5g/L)，润湿剂：OP-10(2.0g/L)加入去离子水或蒸馏水溶解，搅拌均匀后即得到微弧氧化电解液；步骤2：微弧氧化将铝制导轨置于微弧氧化系统中电解槽的阳极，采用不锈钢板作为阴极，接通微弧氧化电源，整个微弧氧化过程中控制电源输出电流为8A/dm2，直流输出(频率为800HZ)，占空比为5％，氧化时间20min，维持电解液温度为20℃；步骤3：将步骤2微弧氧化处理后的铝制导轨水洗后风干。本实施例所制备的耐磨涂层厚度为18μm。实施例3所制备的耐磨涂层主要包括铝的氧化物、石墨，二氧化锆，所述铝的氧化物、石墨和二氧化锆的质量份数为85份、7份、2份。步骤1：配置电解液称取一定量硅酸钠(15g/L)、氟锆酸钾(2.0g/L)、氢氧化钠(1～3g/L)、三乙醇胺(30g/L)、纳米级石墨颗粒(8g/L)，分散剂：HPMA(5g/L)，润湿剂：OP-10(2.0g/L)加入去离子水或蒸馏水溶解，搅拌均匀后即得到微弧氧化电解液；步骤2：微弧氧化将铝制导轨置于微弧氧化系统中电解槽的阳极，采用不锈钢板作为阴极，接通微弧氧化电源，整个微弧氧化过程中控制电源输出电流为5A/dm2，直流输出(频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.地铁门铝制导轨表面微弧氧化制备耐磨涂层的处理方法，其特征在于，所制备的耐磨涂层主要包括铝的氧化物、石墨，二氧化锆，所述铝的氧化物、石墨和二氧化锆的质量份数为70份~90份、5份~7份、2份~3份；/n具体包括以下步骤：/nS1：配置电解液/n称取硅酸钠、氟锆酸钾、氢氧化钠、三乙醇胺、纳米级石墨颗粒、分散剂HPMA、润湿剂OP-10，加入去离子水或蒸馏水溶解，搅拌均匀后即得到微弧氧化电解液；其中硅酸钠浓度10~20g/L，氟锆酸钾浓度为2.0g/L，氢氧化钠浓度为1~3g/L，三乙醇胺的浓度为30g/L，纳米级石墨颗粒浓度4~10g/L，分散剂浓度为4~10g/L，润湿剂浓度2g/L；/nS2：微弧氧化/n将铝制导轨置于微弧氧化系统中电解槽的阳极，采用不锈钢板作为阴极，接通微弧氧化电源，整个微弧氧化过程中控制电源输出电流为5~10A/dm2，直流输出，频率为500~1000HZ，，占空比为5~20%，氧化时间10~30min，维持电解液温度为10~30℃；/nS3：将S2微弧氧化处理后的铝制导轨水洗后风干。/n

【技术特征摘要】
1.地铁门铝制导轨表面微弧氧化制备耐磨涂层的处理方法，其特征在于，所制备的耐磨涂层主要包括铝的氧化物、石墨，二氧化锆，所述铝的氧化物、石墨和二氧化锆的质量份数为70份~90份、5份~7份、2份~3份；
具体包括以下步骤：
S1：配置电解液
称取硅酸钠、氟锆酸钾、氢氧化钠、三乙醇胺、纳米级石墨颗粒、分散剂HPMA、润湿剂OP-10，加入去离子水或蒸馏水溶解，搅拌均匀后即得到微弧氧化电解液；其中硅酸钠浓度10~20g/L，氟锆酸钾浓度为2.0g/L，氢氧化钠浓度为1~3g/L，三乙醇胺的浓度为30g/L，纳米级石墨颗粒浓度4~10g/L，分散剂浓度为4~10g/L，润湿剂浓度2g/L；
S2：微弧氧化
将铝制导轨置于微弧氧化系统中电解槽的阳极，采用不锈钢板作为阴极，接通微弧氧化电源，整个微弧氧化过程中控制电源输出电流为5~10A/dm2...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡海龙，杨波，李洪涛，蒋百灵，鲍星毅，秦高梧，
申请(专利权)人：江阴金属材料创新研究院有限公司，江阴微弧金属科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32