【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及表面處理，更具體地，涉及一種環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法。
技術介紹
1、鋁合金具有輕質高強的特點，加之價格相對低廉，在日常生活、工業生產、國防軍事等多個領域的用途極為廣泛，是最重要的金屬材料之一。鋁合金同時也存在輕合金的共性不足之處，其硬度較低，耐摩擦磨損性能差，因此應用于轉動部件時均需要進行表面增強。微弧氧化是一種電化學轉化膜技術，對鎂、鋁、鈦等金屬進行處理可以生成氧化物陶瓷膜，大幅度提高材料的表面硬度、耐磨性以及耐腐蝕性能，同時具有成本低、環保性好的優勢，是最常用于解決鋁合金零件表面耐磨性問題的技術手段之一。
2、常規微弧氧化處理的其中一個規律是隨著處理時間的增加和電壓的增大，形成的陶瓷膜的厚度、硬度以及粗糙度均逐漸升高。對于環形鋁合金件來說，受電荷趨膚效應的影響，在微弧氧化過程中其外表面膜層生長速度遠高于內表面，導致其內外表面厚度不均一，且形成的微弧氧化膜硬度低、粗糙度過大，嚴重影響了環形鋁合金件的使用性能。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法，用于解決現有微弧氧化處理后環形鋁合金件內外表面膜層厚度不均一，且形成的微弧氧化膜硬度低、粗糙度過大，嚴重影響環形鋁合金件使用性能的技術問題，本申請中的環形鋁件即為環形鋁合金件。有鑒于此，本專利技術通過以下方案予以實現。
2、第一方面，本專利技術提供了一種環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法，包括：
3、將環形鋁
4、其中，所述第一溶液包括磷酸鹽、硅酸鹽、edta鹽、氫氧化物和酒石酸鹽；所述第二溶液包括六偏磷酸鹽、硅酸鹽、氟鹽、edta鹽、氫氧化物和檸檬酸鹽。
5、與現有技術相比，本專利技術的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法用于在環形鋁件的內外表面制備微弧氧化膜，將環形鋁件依次浸沒于第一溶液和第二溶液中進行微弧氧化處理的過程中，以環形鋁件浸入第一溶液為第一次微弧氧化處理，第一次微弧氧化處理過程中發生第一次微弧氧化反應，以環形鋁件浸入第二溶液為第二次微弧氧化處理，第二次微弧氧化處理過程中發生第二次微弧氧化反應；具體地，在第一次微弧氧化處理的過程中，第一溶液中采用磷酸鹽和硅酸鹽作為主鹽，可提升第一溶液對環形鋁件的鈍化能力，同時輔以酒石酸鹽發揮第一溶液的抗氧化作用，進而用于抑制第一次微弧氧化處理過程中過于劇烈的微弧氧化反應，并通過控制第一次微弧氧化處理的參數在合理范圍內，可在環形鋁件的表面形成阻擋層；在第二次微弧氧化處理的過程中，采用六偏磷酸鹽和硅酸鹽作為主鹽，用以促進膜的生長效果（如均一性，生長速度合理），并添加氟鹽和氫氧化物（高濃度）用以提高第二溶液的導電率，進一步用于增強微弧氧化反應；進一步地，本專利技術在第二溶液中添加了檸檬酸鹽，該檸檬酸鹽在第二次微弧氧化處理過程中發揮平整氧化膜的作用，使膜層在快速增厚的同時，抑制膜層粗糙度的增高或提升。
6、需要進一步說明的是，在上述第一次微弧氧化處理后，由于第一溶液的鈍化作用較強，可快速在環形鋁件的表面獲得高致密度的光滑微弧氧化膜，但難以提升該微弧氧化膜的厚度和硬度至預期范圍，正是基于該原因，本專利技術在第二次微弧氧化處理的過程中選擇了具有較強促膜生長能力的第二溶液，經第二次微弧氧化處理后，最終使微弧氧化膜達到厚度要求。有益之處在于，在第一次微弧氧化處理中，鈍化層（相當于阻擋層，起激發第二次微弧氧化反應的作用）形成速率較快，其致密度與光滑度高；經第一次微弧氧化處理后，已經在環形鋁件表面形成的鈍化層（或阻擋層）可直接激發該第二次微弧氧化處理的微弧氧化反應，正是由于該鈍化層的存在，可有效提升第二次微弧氧化反應的均勻性，并縮短環形鋁件的微弧氧化膜整體的制備時間，不僅提升了制備效率，也保證了膜層的高致密度與光滑度（如不經第一微弧氧化處理而直接進入第二微弧氧化處理，由于第二溶液的鈍化能力弱，將導致鈍化過程緩慢，處理時間大幅度增加，使氧化膜粗糙度提高、致密度下降）。因此，通過上述第一溶液和第二溶液的共同作用（或相互配合作用），也可以說是通過上述第一次微弧氧化處理和第二次微弧氧化處理的共同作用（或相互配合作用），使該環形鋁件內外表面形成的微弧氧化膜保持在均一水平，在提升了微弧氧化膜的硬度的同時，還可降低微弧氧化膜的粗糙度，在環形鋁件的表面形成滿足要求的微弧氧化膜。綜上所述，通過本專利技術的上述技術方案，解決了現有微弧氧化處理后環形鋁合金件內外表面膜層厚度不均一，且形成的微弧氧化膜硬度低、粗糙度過大，嚴重影響環形鋁合金件使用性能的技術問題。
7、進一步地，本專利技術的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法中，以所述第一溶液的用量計，所述第一溶液包括10~20g/l的磷酸鹽、15~30g/l的硅酸鹽、3~8g/l的edta鹽、0.5~3g/l的氫氧化物和7~15g/l的酒石酸鹽；
8、和/或，
9、以所述第二溶液的用量計，所述第二溶液包括15~25g/l的六偏磷酸鹽、15~30g/l的硅酸鹽、10~22g/l的氟鹽、3~8g/l的edta鹽、2~6g/l的氫氧化物和5~10g/l的檸檬酸鹽。
10、進一步地，本專利技術的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法中，所述磷酸鹽包括磷酸三鈉和磷酸三鉀；和/或，
11、所述硅酸鹽包括硅酸鈉和硅酸鉀；和/或，
12、所述edta鹽包括edta二鈉和edta二鉀；和/或，
13、所述氫氧化物包括氫氧化鈉和氫氧化鉀；和/或，
14、所述酒石酸鹽包括酒石酸鈉、酒石酸鉀和酒石酸鉀鈉；和/或，
15、所述六偏磷酸鹽包括六偏磷酸鈉；和/或，
16、所述氟鹽包括氟化鈉和氟化鉀；和/或，
17、所述檸檬酸鹽包括檸檬酸鈉和檸檬酸鉀。
18、進一步地，本專利技術的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法中，所述將環形鋁件依次浸沒于第一溶液和第二溶液的過程中，所述第一溶液和/或所述第二溶液的溫度為8~35℃。
19、進一步地，本專利技術的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法中，所述將環形鋁件依次浸沒于第一溶液和第二溶液的過程中，所述第一溶液的電流參數包括：頻率為300~500hz、占空比為2.5~5%、電流密度為1~2a/dm2、終止電壓為420~480v，以及處理時間為8~15min；
20、和/或，
21、所述第二溶液的電流參數包括：頻率為500~1000hz、占空比為4~12%、電流密度為1.5~5a/dm2、終止電壓為450~580v，以及處理時間為20~35min。
22、進一步地，本專利技術的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法中，所述將環形鋁件依次浸沒于第一溶液和第二溶液的過程中，所述環形鋁件為陽極，以不銹鋼板為陰極，并設置輔助陰極。
23、進一步地，本專利技術的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法，其特征在于，以所述第一溶液的用量計，所述第一溶液包括10~20g/L的磷酸鹽、15~30g/L的硅酸鹽、3~8g/L的EDTA鹽、0.5~3g/L的氫氧化物和7~15g/L的酒石酸鹽；
3.根據權利要求2所述的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法，其特征在于，所述磷酸鹽包括磷酸三鈉和磷酸三鉀；和/或，
4.根據權利要求3所述的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法，其特征在于，所述將環形鋁件依次浸沒于第一溶液和第二溶液的過程中，所述第一溶液和/或所述第二溶液的溫度為8~35℃。
5.根據權利要求4所述的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法，其特征在于，所述將環形鋁件依次浸沒于第一溶液和第二溶液的過程中，所述第一溶液的電流參數包括：頻率為300~500Hz、占空比為2.5~5%、電流密度為1~2A/dm2、終止電壓為420~480V，以及處理時間為8~15min；
6.
7.根據權利要求6所述的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法，其特征在于，所述輔助陰極包括不銹鋼管；和/或，
8.根據權利要求7所述的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法，其特征在于，所述輔助陰極的直徑小于或等于所述環形鋁件內腔最小直徑的1/2；
9.根據權利要求8所述的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法，其特征在于，所述將環形鋁件依次浸沒于第一溶液和第二溶液后，取出干燥，包括：
10.一種微弧氧化膜，其特征在于，根據權利要求1~9中任一項所述的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法制備得到。
...【技術特征摘要】
1.一種環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法，其特征在于，以所述第一溶液的用量計，所述第一溶液包括10~20g/l的磷酸鹽、15~30g/l的硅酸鹽、3~8g/l的edta鹽、0.5~3g/l的氫氧化物和7~15g/l的酒石酸鹽；
3.根據權利要求2所述的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法，其特征在于，所述磷酸鹽包括磷酸三鈉和磷酸三鉀；和/或，
4.根據權利要求3所述的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法，其特征在于，所述將環形鋁件依次浸沒于第一溶液和第二溶液的過程中，所述第一溶液和/或所述第二溶液的溫度為8~35℃。
5.根據權利要求4所述的環形鋁件高硬度低粗糙度微弧氧化膜的制備方法，其特征在于，所述將環形鋁件依次浸沒于第一溶液和第二溶液的過程中，所述第一溶液的電流參數包括：頻率為300~500hz、占空比...
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃孝余，劉東旭，楚玉東，田渝，張博，
申請(專利權)人：西北工業大學重慶科創中心，
類型：發明
國別省市：
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