【技术实现步骤摘要】
本申请涉及新材料智能制造，尤其是涉及一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法。
技术介绍
1、铝合金因其比强度高，导热导电性能优异，可装饰性强而成为轻量化装备制造中使用最多的材料，在我国交通运输、电子电工、航天航空及建筑、化工等众多领域都获得了广泛使用。随着我国汽车工业的迅速发展，汽车轻量化制作过程中，以铝合金替代钢铁构件制备汽车零部件是汽车工业发展的主要方向。为节约能源消耗，提高驾驶安全性，目前，铝合金已成为制备汽车轮毂、发动机等零部件的首选材料。
2、但是，铝合金为活泼金属，其在酸性、碱性乃至中性环境中都可发生腐蚀，生成酸式或碱式盐。并且，钢铁的干摩擦系数约为0.2，而铝合金的干摩擦系数约为0.6，当以铝合金替代钢铁材料制备发动机活塞环等运转零部件时，更易发生磨损，造成发动机稳定性不足，限制了铝合金的进一步广泛应用。因此，研究开发铝合金表面涂层制备技术，在满足汽车零部件高比强度的同时，提高零部件的长期工作稳定性，是汽车工业轻量化制造过程中亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的在于提供一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，针对上述铝合金零部件的使用寿命不足的问题，同时提高铝合金表面的耐磨和耐蚀性能，拓宽铝合金的应用范围，延长铝合金零部件的使用寿命。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、本专利技术实施例提供了一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，所述耐磨耐蚀涂层由两步法制备而成，具体步骤包括：
5、然后对所述阳极氧化涂层进行等离子体放电处理，诱导所述阳极氧化涂层晶化转变，在铝合金基体表面制备厚致密晶态氧化铝涂层。
6、在一些实施例中，所述制备方法采用电化学涂层制备系统制备铝合金表面耐磨耐蚀涂层；所述电化学涂层制备系统包括外接脉冲电源、电解液系统和冷却系统；
7、所述外接脉冲电源采用直流电源；
8、所述电解液系统包括阳极氧化电解液和等离子体放电电解液；所述阳极氧化电解液采用硫-磷酸电解液系统，所述等离子体放电电解液采用硅酸盐电解液系统；
9、所述冷却系统采用电解液槽外循环冷却方式进行。
10、在一些实施例中，所述阳极氧化电解液包括：硫酸浓度为10～200g/l，磷酸浓度为10～150g/l，乙二醇浓度为10～80g/l；
11、所述等离子体放电电解液包括：硅酸钠浓度为5～15g/l，氢氧化钠浓度为0～5g/l，六偏磷酸钠浓度为0～5g/l。
12、在一些实施例中，所述电化学涂层制备系统以铝合金基体为阳极，以不锈钢板为阴极，并将两者分别用铝导线与所述外接脉冲电源的正、负极相连接。
13、在一些实施例中，所述电解液系统使用电解槽，所述电解槽使用尺寸为600×300×50cm3的聚丙烯制作，所述铝合金基体的尺寸为2×2×0.5cm3～10×10×5cm3，所述不锈钢板的尺寸为10×5×2cm3～300×100×10cm3。
14、在一些实施例中，所述电解液系统和所述冷却系统之间设有蠕动泵，通过所述蠕动泵输送电解液与所述冷却系统的冷却液体间壁换热。
15、在一些实施例中，所述阳极氧化方法的操作工艺参数为：氧化温度0～15℃，氧化时间10～40min。
16、在一些实施例中，所述等离子体放电处理的电源参数为：电流密度0.1～1a/cm2、占空比10～50％、脉冲频率1～100khz，等离子体放电温度15～40℃，等离子体放电时间5～30min。
17、本专利技术提供的一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，利用铝合金为阀金属特点，在电化学体系中，采用两步法，耦合阳极氧化技术和等离子体放电处理技术，即先在铝合金基体表面制备生长阳极氧化涂层，再经等离子体放电处理，诱导阳极氧化涂层晶化转变，在铝合金基体表面制备得到厚致密晶态氧化铝涂层，同时能够大幅度提高铝合金基体的耐磨和耐蚀性能。
18、铝合金基体经过处理后，其绝缘阻抗由60kω·cm2提高到120kω·cm2，干摩擦系数由0.64降低到0.44，有利于扩大铝合金构件在运转设备中的应用。本专利技术还为进一步研究和开发铝合金制品替代传统钢铁设备零部件，向轻量化方向发展提供理论借鉴，具有重要的学术意义和工程价值。
19、本专利技术提供的一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，铝合金基体经过阳极氧化处理，在其表面生长得到无定形氧化铝，随后，在等离子体放电处理的作用下，放电点产生原位高热，在此高热作用下，放电点及其邻近区域的无定形氧化铝晶化转变，即可在铝合金基体表面制备生长得到与基体结合良好的晶态氧化铝涂层。因晶态氧化铝的耐磨和耐蚀性能显著优于铝合金基体，因此增强了铝合金基体的耐磨耐蚀性能。
20、本专利技术提供的一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，由于采用两步法在铝合金基体表面制备晶化氧化铝涂层，根据晶态氧化铝的硬度仅低于金刚石的特点，提高了铝合金的耐磨性能，根据晶态氧化铝在弱酸碱环境中稳定的特点，提高了铝合金的耐蚀性能。本专利技术采用电化学方法制备，氧化铝涂层与铝合金基体结合力好，制备过程简单，不受零部件外形限制，且制备成本低，便于铝合金基体表面耐磨耐蚀涂层的实际推广应用。
21、本专利技术的铝合金表面耐磨耐蚀涂层，制备工艺简单，涂层性能稳定，设备结构简单，价格低廉，易于大批量生产、商业化。
22、本专利技术提供的一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，依据铝合金在硫酸电解液中可制备生成厚度达数百微米的阳极氧化涂层，铝合金在磷酸电解液中可制备生成孔径达30纳米的阳极氧化涂层，采用硫-磷酸为电解液系统，可在铝合金基体表面制备高厚度、大孔径的阳极氧化涂层，满足后续等离子体放电处理诱导涂层均匀晶化转变条件，因此阳极氧化过程选择硫-磷酸为阳极氧化电解液系统。
23、本专利技术提供的一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，依据阳极氧化过程中，在电解液中添加乙二醇，可在铝合金阳极表面形成双电层，促进阳极氧化涂层厚度均匀增加，有利于后续等离子体放电处理在铝合金基体表面均匀发生，因此选择乙二醇为阳极氧化电解液添加剂。
24、本专利技术提供的一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，依据阳极氧化涂层晶化转变程度受等离子体放电强度控制，而等离子体放电强度与单极性脉冲电源参数有关。因此，通过调控单极性脉冲电源电流密度、占空比、脉冲频率调控等离子体放电强度，进而诱导铝合金基体表面阳极氧化涂层晶化转变。
25、本专利技术提供的一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，电化学过程中，铝合金基体表面氧化铝涂层制备生成反应方程式如下：
26、al3++3oh-＝al(oh)3-77.1kj/mol (1)
27、2al(oh)3＝al2o3+3h2o+194.6kj/mol (2)
28、4oh-+4e-＝2h2o+o2-46.6kj/mol (本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述耐磨耐蚀涂层由两步法制备而成，具体步骤包括：
2.如权利要求1所述的一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法采用电化学涂层制备系统制备铝合金表面耐磨耐蚀涂层；
3.如权利要求2所述的一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，
4.如权利要求2所述的一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，
5.如权利要求4所述的一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，
6.如权利要求2所述的一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，
7.如权利要求1所述的一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，
8.如权利要求1所述的一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述耐磨耐蚀涂层由两步法制备而成，具体步骤包括：
2.如权利要求1所述的一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法采用电化学涂层制备系统制备铝合金表面耐磨耐蚀涂层；
3.如权利要求2所述的一种铝合金表面耐磨耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，
4.如权利要求2所述的一种铝合金表...
【专利技术属性】
技术研发人员：邢亚生，柳洋，宋震，崔英贤，宋伟，康洋，程明辉，李光资，王少君，高岩，安浩平，曲诗卉，张建东，黄何，柏明魁，刘春阳，牛佳伟，王明刚，杨占胜，罗会彦，王琪，
申请(专利权)人：河南省锅炉压力容器检验技术科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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