一种微弧氧化铝合金材料制造技术

本发明专利技术提供了一种微弧氧化铝合金材料，所述微弧氧化膜由下至上依次包括有铝基材、过渡层、低孔密度过渡层、表面多孔层，所述多孔层内通过热处理填充有γ氧化铝和勃姆体氧化铝，所述γ氧化铝通过空气下550

【技术实现步骤摘要】
一种微弧氧化铝合金材料


[0001]本专利技术属于铝或铝合金材料表面处理
，涉及一种封孔处理方法，具体涉及一种铝合金微弧氧化膜封孔方法。
技术背景
[0002]微弧氧化技术是在硬质阳极氧化技术基础上发展起来的一种新技术，可直接在铝、镁、 钛、锆、铌等金属表面原位生长形成具有高耐蚀、高耐磨、高绝缘、耐热冲击等一系列优良 性能的陶瓷膜。在航空、舰船、纺织、汽车等行业中获得广泛的应用。但是在微弧氧化过程 中电弧的作用使表面形成的陶瓷膜发生熔化，在陶瓷膜表面形成气体的共同作用下形成大量 微米级的微孔。这些微孔在陶瓷膜中大量存在，部分微孔与金属基体相连，使液体容易通过 微孔达到金属基体，导致金属腐蚀，严重的会导致氧化膜龟裂、脱落，从而影响微弧氧化膜 的性能。因此必须对微弧氧化膜进行封孔处理。
[0003]目前对微弧氧化膜的封孔方法研究的较少，如采用沸水封孔、树脂喷涂固化封孔或阳极 氧化膜的封孔剂等方法进行封孔。由于微弧氧化膜的孔径较大，部分孔洞贯穿整个氧化膜， 沸水封孔难以实现对微弧氧化膜的有效封孔；树脂喷涂固化封孔设备投入较多，成本较高； 阳极氧化膜封孔剂的种类较多，没有进行相应的微弧氧化膜封孔试验，严重影响微弧氧化膜 封孔质量。
[0004]如CN201210357957西南石油大学，一种常温微弧氧化膜封孔方法，采用硅酸钠、镍盐、溶剂与促进剂配制的溶液作为封孔剂，封孔剂静置至少2小时后在常温下对微弧氧化膜采用浸泡的方式进行封孔，封孔后封孔剂在微弧氧化膜表面的微孔中形成吸附结晶填充物而达到封孔的目的。所述溶剂为去离子水，硅酸钠、镍盐、促进剂的配比为：硅酸钠5
‑
15g/L，镍盐2
‑
8g/L，促进剂0.1
‑
2g/L。所述硅酸钠为五水硅酸钠或九水硅酸钠，所述镍盐为氟化镍、醋酸镍或其混合物，所述促进剂为硼酸、硫脲、氟锆酸钾或其混合物。本专利技术封孔剂溶液不需加热，在常温下即可操作，封孔效果好，简单易行，对陶瓷膜的硬度没有影响，同时可提高陶瓷膜的耐腐蚀性，上述封孔的方法存在明显的技术缺陷，需要引入Ni金属，而本领域技术人员知晓的，在某些特定领域，会明显限定Ni金属的使用量，如人体渗镍中毒等。
[0005]如CN 201811114851一种铝合金型材表面微弧氧化改性方法及表面改性铝合金型材，所述方法包括：a)前处理：铝合金型材经吹扫除灰、清洗除油、水洗、干燥，完成前处理；b)微弧氧化处理：将铝合金型材置于电解液中进行微弧氧化，电解液包含以下组分：Na2SiO3、Na2B4O7、KOH、丙三醇、Na2MoO4、EDTA
‑
2Na；微弧氧化完成后取出；c)后处理：对铝合金型材进行清洗、干燥后，采用聚偏氟乙烯树脂对微弧氧化膜层表面进行封孔处理。本专利技术所得表面改性铝合金型材，在微弧氧化处理之后用聚偏氟乙烯树脂进行封孔处理，封孔效果好且表面致密平整，具有优异的耐磨性、耐蚀性和电绝缘性能，极大地提高了铝合金型材的综合性能，上述存在的缺陷为聚偏氟乙烯树脂于微弧氧化的孔为物理吸附，吸附力有限，极容易发生基材与树脂的剥离，且本领域技术人员知晓的微弧氧化陶瓷膜的孔隙率极低，通常不会高于10%，在如此低的孔隙率条件下，聚偏氟乙烯树脂对于微弧氧化陶瓷膜的
封孔率极差，与其所上述专利耐磨性、耐蚀性和电绝缘性能优良，还不如说聚偏氟乙烯树贴合在氧化膜表面，是聚偏氟乙烯树本身的性质，与封孔没有直接关系。
[0006]又如CNCN201110288402公开的微弧氧化陶瓷膜的封闭处理方法，首先用丙酮对待封闭的铝合金微弧氧化试样表面去污除油，再采用50℃
‑
60℃蒸馏水超声震动清洗；接着采用有机硅原液与质量浓度为95％以上的酒精真空浸渗；最后放入保温炉中保温，完成封闭处理，所述微弧氧化陶瓷膜的封闭处理方法，能够大幅提高微弧氧化膜层的耐磨耐蚀性能，有效降低氧化膜层的沾染性，提高氧化膜层的电绝缘性能，提高膜层韧性，简而言之，上述专利通过真空吸附有机硅原液，然后将浸渗后的试样放入保温炉中在120℃
‑
150℃下保温15
‑
30min，发生封闭，而本领域技术人员知晓的通过后续的热处理，在有机硅原液变为硅化物的过程中，必然发生收缩，导致氧化化物封孔剂与微弧氧化膜的孔道之间存在分析，降低微弧氧化膜的耐腐蚀性能。

技术实现思路

[0007]基于上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种以铝或铝合金微弧氧化膜为基材，在所述微弧氧化膜的孔道内填充铝溶胶，通过多次热处理，将封孔使用的非晶态氧化铝转变为γ氧化铝，通过过热水蒸气处理进行封孔，有效提高微弧氧化膜的耐腐蚀性、耐磨性，通过抛光降低表面粗糙度。
[0008]一种微弧氧化铝合金材料，所述微弧氧化膜由下至上依次包括有铝基材、2
‑
5μm过渡层、100
‑
300μm低孔密度过渡层、20
‑
40μm表面多孔层，所述多孔层内通过热处理填充有γ氧化铝和勃姆体氧化铝，所述γ氧化铝通过空气下550
‑
580
o
C热处理3
‑
4h获得，所述勃姆体氧化铝通过115
‑
120
o
C过热水蒸气热处理10
‑
15min获得，所述微弧氧化铝合金材料的硬度为2538
±
200Hv，耐腐蚀性3700
±
100h，摩擦系数0.28
±
0.2。
[0009]进一步的，所述低孔密度过渡层的孔隙率为2
‑
5%，所述表面多孔层封孔前的孔隙率为7
‑
10%，封孔后的孔隙率低于1%。
[0010]进一步的，所述微弧氧化膜制备过程如下：铝合金表面预处理: 喷砂
‑
水洗
‑
碱洗
‑
水洗
‑
酸洗
‑
水洗；以经过表面预处理的铝合金为阳极，在电解液中进行微弧氧化，在铝合金表面形成微弧氧化膜，微弧氧化液由氢氧化钠、硅酸钠、丙三醇、乙二胺四乙酸二钠和去离子水组成。
[0011]进一步的，所述喷砂：硬度为385Hv的石英砂，所述石英砂的粒径2
‑
3mm，空气压力为0.3
‑
0.5Mpa;碱洗：NaOH 40
‑
50g/L，酒石酸钠2
‑
4g/L，温度40
‑
55
o
C，时间3
‑
5min；酸洗：HNO3 250
‑
300g/L，温度25
‑
30
o
C，时间3
‑
5min。
[0012]所述微弧氧化包括有1
‑
2g/L氢氧化钠、8
‑
12g/L硅酸钠、3
‑
5ml/L丙三醇、2
‑
4g/L乙二胺四乙酸二钠，电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微弧氧化铝合金材料，其特征在于所述微弧氧化膜由下至上依次包括有铝基材、2
‑
5μm过渡层、100
‑
300μm低孔密度过渡层、20
‑
40μm表面多孔层，所述多孔层内通过热处理填充有γ氧化铝和勃姆体氧化铝，所述γ氧化铝通过空气下550
‑
580
o
C热处理3
‑
4h获得，所述勃姆体氧化铝通过115
‑
120
o
C过热水蒸气热处理10
‑
15min获得，所述微弧氧化铝合金材料的硬度为2538
±
200Hv，耐腐蚀性3700
±
100h，摩擦系数0.28
±
0.2。2.如权利要求1所述的一种微弧氧化铝合金材料，其特征在于所述低孔密度过渡层的孔隙率为2
‑
5%，所述表面多孔层封孔前的孔隙率为7
‑
10%，封孔后的孔隙率低于1%。3.如权利要求1所述的一种微弧氧化铝合金材料，其特征在于所述微弧氧化膜制备过程如下：铝合金表面预处理: 喷砂
‑
水洗
‑
碱洗
‑
水洗
‑
酸洗
‑
水洗；以经过表面预处理的铝合金为阳极，在电解液中进行微弧氧化，在铝合金表面形成微弧氧化膜，微弧氧化液由氢氧化钠、硅酸钠、丙三醇、乙二胺四乙酸二钠和去离子水组成。4.如权利要求3所述的一种微弧氧化铝合金材料，其特征在于所述喷砂：硬度为385Hv的石英砂，所述石英砂的粒径2
‑
3mm，空气压力为0.3
‑
0.5Mpa;碱洗：NaOH 40
‑
50g/L，酒石酸钠2
‑
4g/L，温度40
‑
55
o
C，时间3
‑
5min；酸洗：HNO3 250
‑
300g/L，温度25
‑
30
o
C，时间3
‑
5min。5.所述微弧氧化包括有1
‑
2g/L氢氧化钠、8
‑
12g/L硅酸钠、3
‑
5ml/L丙三醇、2
‑
4g/L乙二胺四乙酸二钠，电流密度6
‑
10A/dm2，频率为450
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：郝云霞，
申请(专利权)人：郝云霞，
类型：发明
国别省市：