專利名稱：鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在鋁合金及鋁基復(fù)合材料制備藍色陶瓷膜層的方法。
背景技術(shù)：
鋁質(zhì)材料是用量僅次于鋼鐵的一類重要金屬材料，在航空航天、交通運輸、印刷、 建筑等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。但是鋁質(zhì)材料存在外觀單一、質(zhì)地軟和在潮濕大氣中易于腐蝕的缺點，很難滿足航天工業(yè)、航海工業(yè)、汽車工業(yè)和建筑工業(yè)對鋁質(zhì)材料裝飾性和強耐侯性的要求。為了提高鋁質(zhì)材料的裝飾效果、增強抗腐蝕性及延長使用壽命，鋁質(zhì)材料一股都要進行表面處理。表面藍色裝飾的鋁質(zhì)材料一股采用陽極氧化/化學(xué)染色技術(shù)，該種制備工藝首先對鋁質(zhì)材料進行陽極氧化，使材料的表面生成多孔的氧化膜，然后將藍色染料浸漬進多孔氧化膜的內(nèi)部，從而獲得藍色裝飾的鋁質(zhì)材料。這種技術(shù)雖然實現(xiàn)了鋁質(zhì)材料藍色裝飾的效果，但是采用該工藝得到的材料耐磨性較差；染料與基底結(jié)合差，在雨水沖刷和日光照射，染料會被沖走和發(fā)生氧化，使鋁質(zhì)材料喪失藍色，或?qū)е滤{色呈斑點狀不均勻分布在鋁質(zhì)材料表面，使裝飾作用大大喪失。開發(fā)一種能夠使鋁質(zhì)材料表面生成一層強耐侯性、耐磨損、抗腐蝕藍色陶瓷膜層的改性方法具有重要意義。液相等離子體氧化是一項在金屬表面原位生長陶瓷膜的新技術(shù)。微等離子體氧化過程中產(chǎn)生的放電是對金屬表面局部微區(qū)的作用，放電通道溫度高達4000 8000°C (但電解液溫度為室溫)，壓力可達IOOMPa以上，等離子體氧化過程中電解質(zhì)溶液和陽極材料均參與反應(yīng)，陶瓷膜是在基體上原位生長，陶瓷膜均勻性好，與基體結(jié)合強度高，陶瓷膜層具有優(yōu)異的耐磨、耐腐蝕、耐熱性能。利用微等離子體氧化技術(shù)可以同時對大量形狀復(fù)雜的零件進行全方位的處理，不受基體尺寸形狀的限制，這是其它表面改性技術(shù)所難以達到的。對于在鋁合金基體上藍色微弧氧化陶瓷膜層的制備雖有文獻報道，但是已報道的膜層是在堿性電解液體系制備的，Co2+離子在堿性體系中極不穩(wěn)定，很快形成沉淀，沉降下來，這就導(dǎo)致電解液很快失效，不能反復(fù)多次使用，而且由于反應(yīng)過程中Co2+離子在溶液中的含量是不穩(wěn)定的，制備的藍色膜層顏色不均勻，美觀性極差。因此，發(fā)展一種可制備顏色分布均勻的藍色膜層技術(shù)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有微弧氧化方法不能在鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面制備得到顏色均勻的藍色陶瓷膜層，及用于制備藍色陶瓷膜的電解液失效快、不能反復(fù)多次使用的問題，本發(fā)明提供了一種鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法。本發(fā)明的鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法是通過以下步驟實現(xiàn)的一、清洗鋁基材表面，除去表面油污和雜質(zhì)，所述鋁基材為鋁合金或者鋁基復(fù)合材料；二、配制電解液按主成膜劑濃度為lg/L 50g/L、著色添加劑濃度為lg/L 50g/ L、輔助成膜劑濃度為Og/L 40g/L和絡(luò)合劑濃度為Og/L 20g/L分別稱取主成膜劑、著色添加劑、輔助成膜劑、絡(luò)合劑和水，配制得電解液，其中，主成膜劑為磷酸、硫酸和檸檬酸中的一種或其中幾種的組合物，著色添加劑為含鈷元素的無機鹽或者有機鹽；三、將經(jīng)步驟一處理后的鋁基材固定置于盛在不銹鋼槽體中的電解液中，然后以鋁基材為陽極，不銹鋼槽體為陰極，采用直流電源或單向脈沖電源，在電流密度為0. 01 A/cm2 0. 20A/cm2條件下氧化10 ISOmin ；四、將經(jīng)步驟三處理后的鋁基材取出，沖洗后自然干燥或在80 100°C 下烘干，在鋁基材表面得到藍色陶瓷膜層，完成鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法。本發(fā)明步驟三中還可以采用以下步驟代替將經(jīng)步驟一處理后的鋁基材固定置于盛在不銹鋼槽體中的電解液中，然后以鋁基材為陽極，不銹鋼槽體為陰極，采用雙相脈沖交流電源，調(diào)整峰值電壓范圍在-200 600V之間，正、負相電流密度值為0. ΟΙΑ/cm2 0. 16A/ cm2，頻率為10 2000Hz，正、負相占空比為0. 1 0. 45，恒流條件下氧化10 180min。本發(fā)明步驟二中的輔助成膜劑為硼酸、硼砂和磷酸鈉中的一種或其中的幾種按任意比的組合。步驟二中的絡(luò)合劑為乙二胺四乙酸和酒石酸中的一種或兩種的按任意比的組合。步驟二中的著色添加劑具體為硫酸鈷、醋酸鈷、氯化鈷或者硝酸鈷。本發(fā)明采用酸性電解液體系，含鈷元素的無機鹽或者有機鹽的著色添加劑在酸性電解液體系中穩(wěn)定的以Co2+離子形式存在，不會形成沉淀，因此，在氧化過程中，電解液穩(wěn)定，能反復(fù)使用十次以上。在電解液中有Co2+離子穩(wěn)定存在，在等離子體氧化過程中，在鋁基材的表面會生成CoAl2O4組分，CoAl2O4呈現(xiàn)藍色，該組分均勻分布在陶瓷膜層的表面，根據(jù)其在膜層在含量的多少決定了膜層的顏色為深藍還是淺藍。通過調(diào)節(jié)電流密度和著色添加劑濃度的方式實現(xiàn)CoAl2O4在膜層中含量的變化。利用本發(fā)明的鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，在鋁基材(鋁合金及鋁基復(fù)合材料)表面得到的藍色陶瓷膜層的藍色均勻，美觀。而且原位生長的藍色陶瓷膜層與鋁基材(鋁合金及鋁基復(fù)合材料)結(jié)合強度高，具有優(yōu)異的耐磨、耐腐蝕、 耐熱性能。實現(xiàn)了裝飾性和結(jié)構(gòu)性涂層一體化的制備。本發(fā)明在鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長得到的藍色陶瓷膜層采用GCrl5 軸承鋼球進行摩擦磨損性能測試，耐磨性高，180N高載荷150rev. /min的轉(zhuǎn)速下磨損，失重率最優(yōu)僅為8mg/min。本發(fā)明利用藍色陶瓷膜層在3. 5%的NaCl溶液中的Tafel曲線來評價陶瓷膜的耐腐蝕性能，測試得，極化電阻由LY12鋁合金的0. 08 X IO7 Ω /cm2最優(yōu)地提高到1. 90 X IO7 Ω / cm2，耐腐蝕性能大幅度提高。本發(fā)明的在鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長得到的藍色陶瓷膜層經(jīng)熱震實驗測試得經(jīng)過120次循環(huán)，膜層顏色無變化、無膜層脫落或起皮現(xiàn)象發(fā)生。


圖1是具體實施方式
二十六在LY12鋁合金表面得到藍色陶瓷膜層的X-射線衍射譜圖。
具體實施例方式本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式為鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，其是通過以下步驟實現(xiàn)的一、清洗鋁基材表面，除去表面油污和雜質(zhì)，所述鋁基材為鋁合金或者鋁基復(fù)合材料；二、配制電解液按主成膜劑濃度為lg/L 50g/L、著色添加劑濃度為lg/L 50g/L、輔助成膜劑濃度為Og/L 40g/L和絡(luò)合劑濃度為Og/L 20g/ L分別稱取主成膜劑、著色添加劑、輔助成膜劑、絡(luò)合劑和水，配制得電解液，其中，主成膜劑為磷酸、硫酸和檸檬酸中的一種或其中幾種的組合物，著色添加劑為含鈷元素的無機鹽或者有機鹽；三、將經(jīng)步驟一處理后的鋁基材固定置于盛在不銹鋼槽體中的電解液中，然后以鋁基材為陽極，不銹鋼槽體為陰極，采用直流電源或單向脈沖電源，在電流密度為0. OlA/ cm2 0. 20A/cm2條件下氧化10 ISOmin ；四、將經(jīng)步驟三處理后的鋁基材取出，沖洗后自然干燥或在80 100°C下烘干，在鋁基材表面得到藍色陶瓷膜層，完成鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法。本實施方式中主成膜劑為磷酸、硫酸和檸檬酸中的幾種的組合物時，以任意比組
I=I O本實施方式采用酸性電解液體系，含鈷元素的無機鹽或者有機鹽的著色添加劑在酸性電解液體系中穩(wěn)定的以Co2+離子形式存在，不會形成沉淀，因此，在氧化過程中，電解液穩(wěn)定，能反復(fù)使用十次以上。在電解液中有Co2+離子穩(wěn)定存在，在等離子體氧化過程中， 在鋁基材的表面會生成CoAl2O4組分，CoAl2O4呈現(xiàn)藍色，該組分均勻分布在陶瓷膜層的表面，根據(jù)其在膜層在含量的多少決定了膜層的顏色為深藍還是淺藍。本實施方式通過調(diào)節(jié)電流密度和著色添加劑濃度的方式實現(xiàn)CoAl2O4在膜層中的含量達 77%。利用本實施方式的鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，在鋁基材(鋁合金及鋁基復(fù)合材料)表面得到的藍色陶瓷膜層的藍色均勻，美觀。而且原位生長的藍色陶瓷膜層與鋁基材(鋁合金及鋁基復(fù)合材料)結(jié)合強度高，具有優(yōu)異的耐磨、耐腐蝕、耐熱性能。實現(xiàn)了裝飾性和結(jié)構(gòu)性涂層一體化的制備。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中清洗鋁基材表面的具體方法為將鋁基材置于乙醇或丙酮中，將鋁基材表面油污和雜質(zhì)清洗除去，再打磨去掉氧化膜即可。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟一中鋁基材為牌號為LY12、LF3、LDlU LC4、ZllOl或L3的鋁合金，或者為以碳化硅、硼酸鋁、硼酸鎂或者氧化鋁為增強體增強的鋁基復(fù)合材料。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一、二或三不同的是步驟二中按主成膜劑濃度為lg/L 50g/L、著色添加劑濃度為lg/L 50g/L、輔助成膜劑濃度為0. Ig/ L 40g/L和絡(luò)合劑濃度為0. lg/L 20g/L分別稱取主成膜劑、著色添加劑、輔助成膜劑、 絡(luò)合劑和水。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一、二或三相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一、二或三不同的是步驟二中按主成膜劑濃度為2g/L 40g/L、著色添加劑濃度為1. 5g/L 40g/L、輔助成膜劑濃度為0. 2g/ L 30g/L和絡(luò)合劑濃度為0. 2g/L 10g/L分別稱取主成膜劑、著色添加劑、輔助成膜劑、 絡(luò)合劑和水。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一、二或三相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一、二或三不同的是步驟二中按主成膜劑濃度為4g/L 30g/L、著色添加劑濃度為3g/L 30g/L、輔助成膜劑濃度為0. 5g/ L 20g/L和絡(luò)合劑濃度為0. 5g/L 5g/L分別稱取主成膜劑、著色添加劑、輔助成膜劑、絡(luò)合劑和水。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一、二或三相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一、二或三不同的是步驟二中按主成膜劑濃度為8g/L 20g/L、著色添加劑濃度為8g/L 20g/L、輔助成膜劑濃度為lg/L 10g/L和絡(luò)合劑濃度為0. 8g/L 2g/L分別稱取主成膜劑、著色添加劑、輔助成膜劑、絡(luò)合劑和水。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一、二或三相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一、二或三不同的是步驟二中按主成膜劑濃度為16g/L、著色添加劑濃度為14g/L、輔助成膜劑濃度為2g/L和絡(luò)合劑濃度為 lg/L分別稱取主成膜劑、著色添加劑、輔助成膜劑、絡(luò)合劑和水。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一、二或三相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟二中按主成膜劑濃度為lg/L 50g/L和著色添加劑濃度為lg/L 50g/L分別稱取主成膜劑、著色添加劑和水。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至八之一相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟二中按主成膜劑濃度為2g/L 40g/L、著色添加劑濃度為1. 5g/L 40g/L分別稱取主成膜劑、著色添加劑和水。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至八之一相同。
具體實施方式
十一本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟二中按主成膜劑濃度為4g/L 30g/L、著色添加劑濃度為3g/L 30g/L分別稱取主成膜劑、著色添加劑和水。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至八之一相同。
具體實施方式
十二 本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟二中按主成膜劑濃度為8g/L 20g/L、著色添加劑濃度為8g/L 20g/L分別稱取主成膜劑、著色添加劑和水。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至八之一相同。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟二中按主成膜劑濃度為14g/L、著色添加劑濃度為16g/L分別稱取主成膜劑、著色添加劑和水。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至八之一相同。
具體實施方式
十四本實施方式與具體實施方式
一至十三之一不同的是步驟二中著色添加劑為硫酸鈷、醋酸鈷、氯化鈷或者硝酸鈷。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至十三之一相同。
具體實施方式
十五本實施方式與具體實施方式
一至十四之一不同的是步驟二中的輔助成膜劑為硼酸、硼砂和磷酸鈉中的一種或其中的幾種按任意比的組合。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至十四之一相同。
具體實施方式
十六本實施方式與具體實施方式
一至十五之一不同的是步驟二中的絡(luò)合劑為乙二胺四乙酸和酒石酸中的一種或兩種的按任意比的組合。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至十五之一相同。
具體實施方式
十七本實施方式與具體實施方式
一至十六之一不同的是步驟三中在電流密度為0. 02A/cm2 0. 15A/cm2條件下氧化60 160min。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至十六之一相同。
具體實施方式
十八本實施方式與具體實施方式
一至十六之一不同的是步驟三中在電流密度為0. 04A/cm2 0. 12A/cm2條件下氧化90 150min。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至十六之一相同。
具體實施方式
十九本實施方式與具體實施方式
一至十六之一不同的是步驟三中在電流密度為0. 05A/cm2 0. 08A/cm2條件下氧化100 140min。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至十六之一相同。
具體實施方式
二十本實施方式與具體實施方式
一至十六之一不同的是步驟三中在電流密度為0. 06A/cm2條件下氧化120min。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至十六之一相同。
具體實施方式
二十一本實施方式與具體實施方式
一至二十之一不同的是步驟三中還可以采用以下步驟代替將經(jīng)步驟一處理后的鋁基材固定置于盛在不銹鋼槽體中的電解液中，然后以鋁基材為陽極，不銹鋼槽體為陰極，采用雙相脈沖交流電源，調(diào)整峰值電壓范圍在-200 600V之間，正、負相電流密度值為0. ΟΙΑ/cm2 0. 16A/cm2，頻率為10 2000Hz，正、負相占空比為0. 1 0. 45，恒流條件下氧化10 180min。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至二十之一相同。本實施方式中正相電流密度與負相電流密度的比例是1 1。
具體實施方式
二十二 本實施方式與具體實施方式
二十一不同的是正、負相電流密度值為0. 02A/cm2 0. 15A/cm2，頻率為50 1500Hz，正、負相占空比為0. 15 0. 45，恒流條件下氧化20 150min。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
二十一相同。
具體實施方式
二十三本實施方式與具體實施方式
二十一不同的是正、負相電流密度值為0. 04A/cm2 0. 12A/cm2，頻率為100 1000Hz，正、負相占空比為0. 2 0. 45，恒流條件下氧化50 120min。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
二十一相同。
具體實施方式
二十四本實施方式與具體實施方式
二十一不同的是正、負相電流密度值為0. 05A/cm2 0. 09A/cm2，頻率為200 500Hz，正、負相占空比為0. 3 0. 45，恒流條件下氧化80 lOOmin。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
二十一相同。
具體實施方式
二十五本實施方式與具體實施方式
二十一不同的是正、負相電流密度值為0.06A/cm2，頻率為300Hz，正、負相占空比為0. 45，恒流條件下氧化90min。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
二十一相同。
具體實施方式
二十六本實施方式為鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，其是通過以下步驟實現(xiàn)的一、用乙醇清洗鋁基材表面，除去表面油污和雜質(zhì)，所述鋁基材為牌號為LY12的鋁合金；二、配制電解液按主成膜劑磷酸(H3PO4)濃度為 16g/L、著色添加劑醋酸鈷濃度為14g/L、輔助成膜劑硼酸濃度為2g/L和絡(luò)合劑乙二胺四乙酸濃度為lg/L分別稱取磷酸、醋酸鈷、硼酸、乙二胺四乙酸和水，配制得電解液；三、將經(jīng)步驟一處理后的LY12鋁合金固定置于盛在不銹鋼槽體中的電解液(步驟二配制的)中，然后以LY12鋁合金為陽極，不銹鋼槽體為陰極，采用單向脈沖電源，在電流密度為0. 06A/cm2條件下氧化120min ；四、將經(jīng)步驟三處理后的LY12鋁合金取出，沖洗后自然干燥，在LY12鋁合金表面得到藍色陶瓷膜層，完成LY12鋁合金表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法。本實施方式在LY12鋁合金表面得到藍色陶瓷膜層中藍色分布均勻，膜層美觀。 其X-射線衍射譜圖如圖1所示，圖中“ ▼”為CoAl2O4, “眷”為γ -Al2O3, “ ■”為α -Al2O3, “□”為Al?？梢?，本實施方式的藍色陶瓷膜層中含有CoAl2O4組分，CoAl2O4呈現(xiàn)藍色，并且CoAl2O4組分均勻分布在陶瓷膜層。本實施方式在LY12鋁合金表面原位生長得到的藍色陶瓷膜層采用GCrl5軸承鋼球進行摩擦磨損性能測試，測試得在180N高載荷150rev. /min的轉(zhuǎn)速下磨損，失重率僅為 8mg/min，耐磨性高。本實施方式利用藍色陶瓷膜層在3. 5%的NaCl溶液中的Tafel曲線來評價陶瓷膜的耐腐蝕性能，測試軟件為CHI1140，參比電極為飽和甘汞電極，輔助電極為鉬電極，測試面積為1cm2，測試得，極化電阻由LY12鋁合金的0. 08 X IO7 Ω /cm2提高到1. 90 X IO7 Ω /cm2,耐腐蝕性能大幅度提高。本實施方式對在LY12鋁合金表面原位生長得到的藍色陶瓷膜層進行熱震實驗， 熱震實驗具體操作如下使用可控硅高溫電爐作為加熱裝置，先將電爐加熱到300°C，將試樣放進電爐中，保溫8min后迅速取出并投入到冷水中，觀察試樣表面形態(tài)，膜層不起泡、不出現(xiàn)片狀剝落等與基體分離的現(xiàn)象，說明膜基結(jié)合良好，如果試樣經(jīng)一次熱沖擊后無任何變化，應(yīng)按上述方法繼續(xù)進行熱沖擊直到陶瓷膜遭到破壞為止，記錄熱沖擊循環(huán)次數(shù)。按上述方法進行熱震實驗后，本實施方式的在LY12鋁合金表面原位生長得到的藍色陶瓷膜層經(jīng)過120次循環(huán)，膜層顏色無變化、無膜層脫落或起皮現(xiàn)象發(fā)生。可見，本實施方式的方法原位生長的藍色陶瓷膜層與LY12鋁合金結(jié)合強度高，具有優(yōu)異的耐磨、耐腐蝕、耐熱性能。實現(xiàn)了裝飾性和結(jié)構(gòu)性涂層一體化的制備。
具體實施方式
二十七本實施方式為為鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，其是通過以下步驟實現(xiàn)的一、用乙醇清洗鋁基材表面，除去表面油污和雜質(zhì)，所述鋁基材為牌號為LY12的鋁合金；二、將經(jīng)步驟一處理后的LY12鋁合金固定置于盛在不銹鋼槽體中的電解液(此電解液為具體實施方式
二十七使用過的電解液)中，然后以LY12鋁合金為陽極，不銹鋼槽體為陰極，采用單向脈沖電源，在電流密度為0. 06A/cm2條件下氧化120min ；四、將經(jīng)步驟三處理后的LY12鋁合金取出，沖洗后自然干燥，在LY12鋁合金表面得到藍色陶瓷膜層，完成LY12鋁合金表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法。本實施方式經(jīng)過步驟四將LY12鋁合金取出后，再取新的LY12的鋁合金基材，重復(fù)利用電解液進行在LY12鋁合金表面原生生長藍色陶瓷膜層，如此重復(fù)利用舊電解液，得到 12個在LY12鋁合金表面得到的藍色陶瓷膜層。觀察上述12個在LY12鋁合金表面得到的藍色陶瓷膜層，藍色均勻，膜層美觀。具有與具體實施方式
二十六中的藍色陶瓷膜層相同的耐磨、耐腐蝕、耐熱性能。實現(xiàn)了裝飾性和結(jié)構(gòu)性涂層一體化的制備。
具體實施方式
二十八本實施方式為鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，其是通過以下步驟實現(xiàn)的一、用乙醇清洗鋁基材表面，除去表面油污和雜質(zhì)，所述鋁基材為牌號為LY12的鋁合金；二、配制電解液按主成膜劑磷酸(H3PO4)濃度為 16g/L、著色添加劑醋酸鈷濃度為14g/L、輔助成膜劑硼酸濃度為2g/L和絡(luò)合劑乙二胺四乙酸濃度為lg/L分別稱取磷酸、醋酸鈷、硼酸、乙二胺四乙酸和水，配制得電解液；三、將經(jīng)步驟一處理后的LY12鋁合金固定置于盛在不銹鋼槽體中的電解液(步驟二配制的)中，然后以LY12鋁合金為陽極，不銹鋼槽體為陰極，采用雙相脈沖交流電源，調(diào)整峰值電壓范圍在-200 600V之間，正、負相電流密度值為0. 06A/cm2,頻率為300Hz，正、負相占空比為 0. 45，恒流條件下氧化90min ；四、將經(jīng)步驟三處理后的LY12鋁合金取出，沖洗后在80
8100°C下烘干，在LY12鋁合金表面得到藍色陶瓷膜層，完成LY12鋁合金表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法。本實施方式步驟三中正相電流密度與負相電流密度相等。本實施方式在LY12鋁合金表面得到的藍色陶瓷膜層，藍色均勻，膜層美觀。按照具體實施方式
二十六中記載的測試方法，對本實施方式的藍色陶瓷膜層進行耐磨、耐腐蝕、耐熱性能測試，測試得到的藍色陶瓷膜層的耐磨、耐腐蝕、耐熱性能與具體實施方式
二十六所述的陶瓷膜層的性能相近。
具體實施方式
二十九本實施方式為鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，其是通過以下步驟實現(xiàn)的一、用丙酮清洗鋁基材表面，除去表面油污和雜質(zhì)，再打磨去表層氧化膜，所述鋁基材為牌號為LY12的鋁合金；二、配制電解液按主成膜劑磷酸(H3PO4)濃度為14g/L和著色添加劑醋酸鈷濃度為16g/L分別稱取磷酸、醋酸鈷和水，配制得電解液；三、將經(jīng)步驟一處理后的LY12鋁合金固定置于盛在不銹鋼槽體中的電解液(步驟二配制的)中，然后以LY12鋁合金為陽極，不銹鋼槽體為陰極，采用單向脈沖電源，在電流密度為0. 06A/cm2條件下氧化120min ；四、將經(jīng)步驟三處理后的LY12鋁合金取出，沖洗后自然干燥，在LY12鋁合金表面得到藍色陶瓷膜層，完成LY12鋁合金表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法。本實施方式在LY12鋁合金表面得到的藍色陶瓷膜層，藍色均勻，膜層美觀。按照具體實施方式
二十六中記載的測試方法，對本實施方式的藍色陶瓷膜層進行耐磨、耐腐蝕、耐熱性能測試，測試得到的藍色陶瓷膜層的耐磨、耐腐蝕、耐熱性能與具體實施方式
二十六所述的陶瓷膜層的性能相近。
權(quán)利要求
1.鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，其特征在于鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，其是通過以下步驟實現(xiàn)的一、清洗鋁基材表面，除去表面油污和雜質(zhì)，所述鋁基材為鋁合金或者鋁基復(fù)合材料；二、配制電解液按主成膜劑濃度為lg/L 50g/L、著色添加劑濃度為lg/L 50g/L、輔助成膜劑濃度為Og/ L 40g/L和絡(luò)合劑濃度為Og/L 20g/L分別稱取主成膜劑、著色添加劑、輔助成膜劑、絡(luò)合劑和水，配制得電解液，其中，主成膜劑為磷酸、硫酸和檸檬酸中的一種或其中幾種的組合物，著色添加劑為含鈷元素的無機鹽或者有機鹽；三、將經(jīng)步驟一處理后的鋁基材固定置于盛在不銹鋼槽體中的電解液中，然后以鋁基材為陽極，不銹鋼槽體為陰極，采用直流電源或單向脈沖電源，在電流密度為0. ΟΙΑ/cm2 0. 20A/cm2條件下氧化10 180min ；四、將經(jīng)步驟三處理后的鋁基材取出，沖洗后自然干燥或在80 100°C下烘干，在鋁基材表面得到藍色陶瓷膜層，完成鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法， 其特征在于步驟一中鋁基材為牌號為LY12、LF3、LDl 1、LC4、ZllOl或L3的鋁合金，或者為以碳化硅、硼酸鋁、硼酸鎂或者氧化鋁為增強體增強的鋁基復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，其特征在于步驟二中按主成膜劑濃度為4g/L 30g/L、著色添加劑濃度為3g/L 30g/ L、輔助成膜劑濃度為0. 5g/L 20g/L和絡(luò)合劑濃度為0. 5g/L 5g/L分別稱取主成膜劑、 著色添加劑、輔助成膜劑、絡(luò)合劑和水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，其特征在于步驟二中按主成膜劑濃度為8g/L 20g/L、著色添加劑濃度為8g/L 20g/ L、輔助成膜劑濃度為lg/L 10g/L和絡(luò)合劑濃度為0. 8g/L 2g/L分別稱取主成膜劑、著色添加劑、輔助成膜劑、絡(luò)合劑和水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，其特征在于步驟二中按主成膜劑濃度為8g/L 20g/L、著色添加劑濃度為8g/L 20g/ L分別稱取主成膜劑、著色添加劑和水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，其特征在于步驟二中著色添加劑為硫酸鈷、醋酸鈷、氯化鈷或者硝酸鈷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，其特征在于步驟三中在電流密度為0. 04A/cm2 0. 12A/cm2條件下氧化90 150min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，其特征在于步驟三中在電流密度為0. 05A/cm2 0. 08A/cm2條件下氧化100 140min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，其特征在于步驟三采用以下步驟代替將經(jīng)步驟一處理后的鋁基材固定置于盛在不銹鋼槽體中的電解液中，然后以鋁基材為陽極，不銹鋼槽體為陰極，采用雙相脈沖交流電源， 調(diào)整峰值電壓范圍在-200 600V之間，正、負相電流密度值為0. ΟΙΑ/cm2 0. 16A/cm2，頻率為10 2000Hz，正、負相占空比為0. 1 0. 45，恒流條件下氧化10 180min。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，其特征在于正、負相電流密度值為0. 05A/cm2 0. 09A/cm2，頻率為200 500Hz，正、負相占空比為0. 3 0. 45，恒流條件下氧化80 IOOmin0
全文摘要
鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面原位生長藍色陶瓷膜層的方法，涉及一種在鋁合金及鋁基復(fù)合材料制備藍色陶瓷膜層的方法。解決現(xiàn)有微弧氧化方法不能在鋁合金及鋁基復(fù)合材料表面制備得到顏色均勻的藍色陶瓷膜層，及用于制備藍色陶瓷膜的電解液失效快、不能反復(fù)多次使用的問題。1.配制電解液，電解液中至少包含主成膜劑和著色添加劑，主成膜劑為磷酸、硫酸和檸檬酸中的一種或其中幾種的組合物；2.將清洗過的鋁基材固定置于電解液中，啟動電源，氧化即可。在鋁基材表面得到的藍色陶瓷膜層中均勻分布著呈現(xiàn)藍色的CoAl2O4，藍色均勻美觀。陶瓷膜層與鋁基材結(jié)合強度高，具有優(yōu)異的耐磨、耐腐蝕、耐熱性能。實現(xiàn)了裝飾性和結(jié)構(gòu)性涂層一體化的制備。
文檔編號C25D11/06GK102296339SQ20111021416
公開日2011年12月28日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者姜兆華, 王志江 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)