專(zhuān)利名稱(chēng)：一種表面具有軍綠色微弧氧化陶瓷膜的鋁合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及輕金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種表面具有軍綠色微弧氧化陶瓷膜的鋁合金。
背景技術(shù)：
鋁合金以重量輕、比強(qiáng)度高、導(dǎo)電率高、傳熱性好等特性被人們所熟知，而且在機(jī)械、電子、航天、航空領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用，但由于其硬度低、耐蝕性差、耐磨性低使其受到限制。因此提高鋁合金的表面硬度、耐蝕性能、耐磨性能和裝飾性能成為現(xiàn)在鋁合金發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。微弧氧化技術(shù)又名等離子體微弧氧化，它是在普通陽(yáng)極氧化技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)升高外加電壓等措施獲得。普通陽(yáng)極氧化技術(shù)外加的電壓比較低，一般低于30V，隨著外加電壓的升高，鋁合金表面已經(jīng)生成的陽(yáng)極氧化膜就會(huì)被擊穿、產(chǎn)生孔洞，最終局部的氧化膜脫落。前蘇聯(lián)科學(xué)家在20世紀(jì)60年代末發(fā)現(xiàn)，繼續(xù)升高電壓會(huì)在輕金屬表面生成新的氧化膜，一般此氧化膜稱(chēng)陶瓷膜。這樣得到的一層陶瓷層其耐磨性、耐蝕性等表面性能明顯高于其它的表面強(qiáng)化處理技術(shù)，比如陽(yáng)極氧化等等。測(cè)量其涂覆鋁合金陶瓷層的顯微硬度為2100HV，結(jié)合強(qiáng)度一般為56MPa左右。這種技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，是輕金屬材料表面強(qiáng)化處理的一項(xiàng)新技術(shù)，近年來(lái)已成為輕金屬表面強(qiáng)化處理的研究熱點(diǎn)之一。隨著微弧氧化應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，除了要求微弧氧化處理過(guò)的鋁合金有高硬度、耐磨損、耐腐蝕、耐電壓絕緣等特性，還要求經(jīng)處理的鋁合金表面具有某些特殊的顏色。比如適合野外作戰(zhàn)的軍用產(chǎn)品，除了要求上述性能，還要求產(chǎn)品表面是軍綠色，以便于偽裝。而現(xiàn)在的鋁合金微弧氧化陶瓷膜大多是白色或者灰色，顏色單一。目前，有關(guān)綠色陶瓷膜的制備研究很多，不足之處為:(I)溶液中含有強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，微弧氧化過(guò)程中溶液會(huì)揮發(fā)出有毒氟化氫，易對(duì)實(shí)驗(yàn)人員身體造成傷害(潘利華，稀土鎂合金微弧氧化綠色陶瓷膜制備方法，中國(guó)科 學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所);(2)綠色陶瓷膜顏色太淺；如吉利大學(xué)在Na2SiO3^ NaoH, EDTA-Na2, K2Cr2O7的電解液中處理16min獲得綠色陶瓷膜(李佳慶，鋁合金表面不同顏色微弧氧化陶瓷膜的制備工藝研究，2009年吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文)；(3)制出的綠色陶瓷膜基底有黑斑且表面綠色很淡，如蘭州理工大學(xué)用NaA102、K2Cr207、少量NaOH和H2O2在鎂合金表面制備綠色陶瓷膜(閻峰云，鎂合金微弧氧化綠色陶瓷膜的制備)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)適合野外作戰(zhàn)的軍用產(chǎn)品既要耐磨、耐腐蝕還要便于偽裝的特性，而提供一種表面具有軍綠色微弧氧化陶瓷膜的鋁合金。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是:—種表面具有軍綠色微弧氧化陶瓷膜的鋁合金，包括鋁合金基體，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是:在鋁合金基體的表面覆合有一層軍綠色陶瓷膜。所述的軍綠色陶瓷膜的厚度為20 μ m 35 μ m，表層硬度為1700 1800HV。[0009]一種表面具有軍綠色微弧氧化陶瓷膜的鋁合金的制備方法，包括電解液的配制，采用交流脈沖電源進(jìn)行微弧氧化處理的步驟，具體是:(I)在PVC塑料槽內(nèi)注入按特定組分、濃度兌好的堿性電解液，在1(T20°C下攪拌均勻，靜置廣2小時(shí)后使用；所述的堿性電解液各成分重量與總體積比為:磷酸鈉15 45g/L、硅酸鈉20 40g/L、六偏磷酸鈉15 20g/L、氫氧化鈉2 5g/L、乙二胺四乙酸二鈉3 10g/L、重鉻酸鉀I 4g/L、碳酸鈉2 10g/L、十二烷基硫酸鈉I飛g/L、過(guò)氧化氫2 8g/L，電解液的pH值為12 14 ；(2)對(duì)鋁合金基體表面進(jìn)行打磨，打磨后在丙酮和氫氧化鈉溶液中進(jìn)行超聲波清洗、再用去離子水清洗、吹干；(3)將鋁合金基體作為陽(yáng)極，取2個(gè)不銹鋼片作為陰極，用夾具將鋁合金基體固定在2個(gè)不銹鋼片中間，并完全浸沒(méi)在步驟(I)中的堿性電解液中，采用交流脈沖電源進(jìn)行微弧氧化處理，處理時(shí)正向電壓為27CT600V、負(fù)向電壓為liTlOOV、電流密度為l(T20A/dm2、頻率為550 850Hz、占空比為15% 45%、氧化時(shí)間為5 60min ；(4)將經(jīng)微弧氧化處理后的鋁合金基體，在pH值為5.5 6.5，90 100°C的去離子水中放置4(T50min，取出鋁合金基體，清洗，吹干，即可制得表面具有軍綠色微弧氧化陶瓷膜的鋁合金。本實(shí)用新型的有益效果是:經(jīng)微弧氧化處理制得的鋁合金，表面的軍綠色陶瓷膜的厚度為20 μ m 35 μ m，表層硬度為1700 1800HV，具有耐磨性高、耐蝕性好、色澤均勻、致密、穩(wěn)定性好、不易褪色等優(yōu)點(diǎn)，特別適于軍用產(chǎn)品的偽裝需要。

圖1為本實(shí)用新型表面具有軍綠色微弧氧化陶瓷膜的鋁合金斷面結(jié)構(gòu)示意圖；圖中:1.鋁合金基體 2.軍綠色陶瓷膜；圖2為實(shí)施例1表面形貌掃描電鏡圖；圖3為實(shí)施例1截面形貌掃描電鏡圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的內(nèi)容作進(jìn)一步的闡述，但不是對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例1參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型一種表面具有軍綠色微弧氧化陶瓷膜的鋁合金，由鋁合金基體I和覆合在鋁合金基體I表面的軍綠色陶瓷膜2組成。招合金基體:采用6061型招合金,尺寸:30mmX20mmX3mm。本實(shí)用新型的制備方法是:(I)在PVC塑料槽內(nèi)注入按特定組分、濃度兌好的堿性電解液，在1(T20°C下攪拌均勻，靜置廣2小時(shí)后使用；所述的堿性電解液各成分重量與電解液總體積比為:磷酸鈉25g/L、六偏磷酸鈉15g/L、氫氧化鈉4g/L、乙二胺四乙酸二鈉3g/L、重鉻酸鉀3g/L、碳酸鈉4g/L、十二烷基硫酸鈉2g/L、過(guò)氧化氫2g/L, pH值為12 14 ;(2)依次用400#、600#、800#、1000#的耐水砂紙將鋁合金基體表面打磨光滑至表
面劃痕方向一致，打磨后在丙酮和氫氧化鈉溶液中進(jìn)行超聲波清洗15min，再用去離子水清洗、吹干，去除表面的氧化物；(3)將鋁合金基體作為陽(yáng)極，取2個(gè)不銹鋼片作為陰極，用夾具將鋁合金基體固定在2個(gè)不銹鋼片中間，并完全浸沒(méi)在步驟(I)的堿性電解液中，采用交流脈沖電源進(jìn)行微弧氧化處理，處理時(shí)正向電壓為358 400V、負(fù)向電壓為25V、電流密度為20A/dm2、脈沖頻率為550Hz、占空比為15%、正脈沖數(shù)為15、負(fù)脈沖數(shù)為3、氧化時(shí)間為60min ；(4)將經(jīng)微弧氧化處理后的鋁合金基體，在pH值為5.5 6.5，90 100°C的去離子水中放置4(T50min，取出鋁合金基體，用去離子水清洗，在蒸餾水中浸泡IOmin，吹干，即可制得表面具有軍綠色微弧氧化陶瓷膜的鋁合金。利用掃描電子顯微鏡觀察到軍綠色陶瓷膜表面形貌掃描電鏡圖2、截面形貌掃描電鏡圖3，顯微硬度為1800HV，用膜層測(cè)厚儀檢測(cè)陶瓷膜的厚度為33.9 μ m。實(shí)施例2一種表面具有軍綠色微弧氧化陶瓷膜的鋁合金的制備，鋁合金基體:采用6061型招合金，尺寸:30_X 20_X 3_。所述的堿性電解液各成分重量與電解液總體積比為:磷酸鈉30g/L、硅酸鈉30g/L、六偏磷酸鈉20g/L、氫氧化鈉3g/L、乙二胺四乙酸二鈉4g/L、重鉻酸鉀3.5g/L、碳酸鈉4g/L、十二烷基硫酸鈉3g/L、過(guò)氧化氫2g/L ;微弧氧化時(shí)間為20min，電流密度為10 A/dm2，其余制備方法與實(shí)施例1相同，制得的陶瓷膜厚度為20.2 μ m，顯微硬度為1700HV。實(shí)施例3一種表面具有軍綠色微弧氧化陶瓷膜的鋁合金的制備，鋁合金基體:采用6061型招合金，尺寸:20_X 15_X 1_。所述的堿性電解液各成分重量與電解液總體積比為:硅酸鈉40g/L、六偏磷酸鈉18g/L、氫氧化鈉4g/L、乙二胺四乙酸二鈉2g/L、重鉻酸鉀4g/L、碳酸鈉10g/L、十二烷基硫酸鈉5g/L、過(guò)氧化氫2g/L ;微弧氧化時(shí)間為45min，電流密度為10 A/dm2，其余制備方法與實(shí)施例1相同，制得的陶瓷膜厚度為21.4 μ m，顯微硬度為1700HV。實(shí)施例4一種表面具有軍綠色微弧氧化陶瓷膜的鋁合金的制備，鋁合金基體:采用LY型鋁合金，尺寸:直徑35mm,厚度2mm。所述的堿性電解液各成分重量與總體積比為:硅酸鈉35g/L、六偏磷酸鈉16g/L、氫氧化鈉2g/L、乙二胺四乙酸二鈉8g/L、重鉻酸鉀都為2.7g/L、碳酸鈉10g/L、十二烷基硫酸鈉3.5g/L、過(guò)氧化氫5.5g/L ;微弧氧化時(shí)間為30min，電流密度為15 A/dm2，其余制備方法與實(shí)施例1相同，制得的陶瓷膜厚度為25.7 μ m，顯微硬度為1750HV。
權(quán)利要求1.一種表面具有軍綠色微弧氧化陶瓷膜的鋁合金，包括鋁合金基體，其特征是:在鋁合金基體的表面覆合有一層軍綠色陶瓷膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金，其特征是:所述的軍綠色陶瓷膜的厚度為20 .35 μ m,表層硬度為1700 1800HV。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種表面具有軍綠色微弧氧化陶瓷膜的鋁合金，其主要解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的輕金屬微弧氧化技術(shù)處理的陶瓷膜顏色大多是灰白色、白色、黑色等技術(shù)問(wèn)題。本實(shí)用新型電解液溶質(zhì)采用磷酸鈉、硅酸鈉、六偏磷酸鈉、氫氧化鈉、乙二胺四乙酸二鈉、重鉻酸鉀、碳酸鈉、十二烷基硫酸鈉、過(guò)氧化氫，溶劑采用去離子水，配置成堿性電解溶液，攪拌放置1~2個(gè)小時(shí)后，經(jīng)微弧氧化處理得到表面具有軍綠色微弧氧化陶瓷膜的鋁合金。本實(shí)用新型的有益效果是該鋁合金具有耐磨性高、耐蝕性好、色澤均勻、致密、穩(wěn)定性好、不易褪色等優(yōu)點(diǎn)，特別適于軍用產(chǎn)品的偽裝需要。
文檔編號(hào)C25D11/06GK203007452SQ20122071447
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月22日
發(fā)明者徐晉勇, 石小超, 付國(guó)華, 高成, 唐焱, 羅奕, 張斌, 趙龍陽(yáng), 陳金龍, 蔣占四, 高波, 王貴 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)