新型微弧氧化電解液復(fù)合納米添加劑及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及材料科學(xué)領(lǐng)域，尤其是一種新型微弧氧化電解液復(fù)合納米添加劑及其 應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 侶及其合金因其具有比強(qiáng)度高、導(dǎo)電性優(yōu)異、易加工成型等優(yōu)點(diǎn)，已成為有色金屬 中使用量最大、應(yīng)用面最廣的金屬材料。然而，侶的化學(xué)性質(zhì)十分活潑，在常溫下會(huì)發(fā)生氧 化而在其表面生成一層自然氧化膜，由于膜極薄且硬度低，不足W抵抗惡劣環(huán)境造成的腐 蝕W及外界摩擦而造成的破壞，因此必須對(duì)其進(jìn)行表面處理。微弧氧化作為新一代的表面 處理技術(shù)可W在侶合金表面生成一層致密的氧化侶陶瓷層，從而極大地改善侶合金表面的 綜合性能。
[0003] 微弧氧化技術(shù)是一種直接在金屬表面原位生長(zhǎng)陶瓷層的新型表面處理技術(shù)，因其 綠色環(huán)保、高效節(jié)能而具有非常廣闊的發(fā)展前景。利用該技術(shù)得到的微弧氧化陶瓷膜層具 有硬度高、結(jié)合力緊密、磨損性低、耐腐蝕、抗高溫沖擊等特點(diǎn)，可W很大程度上滿足高溫或 高速運(yùn)動(dòng)條件下的零件要求，因此適用于軍工、機(jī)械、電子、汽車、航天、航空等各個(gè)領(lǐng)域。
[0004] 研究發(fā)現(xiàn)，微弧氧化主要集中研究電參數(shù)的優(yōu)化和電解液成分的調(diào)整，而在電解 液中加入復(fù)合納米添加劑的研究不多，目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于運(yùn)方面的報(bào)道較少。因此，研發(fā)新型 納米+納米復(fù)合添加劑，W期可W進(jìn)一步改善侶合金微弧氧化陶瓷層的綜合性能，是很有必 要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的是:提供一種新型微弧氧化電解液復(fù)合納米添加劑及其應(yīng)用，將該 復(fù)合添加劑加入到基礎(chǔ)電解液中，能在微弧氧化陶瓷膜層厚度不高的條件下，能顯著提高 微弧氧化陶瓷膜層的耐蝕性和力學(xué)性能，且不對(duì)環(huán)境造成污染。
[0006] 本發(fā)明是運(yùn)樣實(shí)施的:新型微弧氧化電解液復(fù)合納米添加劑，按重量份數(shù)計(jì)算，包 括1~5份納米氧化鋒及2~6份納米二氧化鐵;基礎(chǔ)電解液的組成為10份娃酸鋼，2份鶴酸 鋼，2份氨氧化鋼及2000份蒸饋水。
[0007] 新型微弧氧化電解液復(fù)合納米添加劑的應(yīng)用，按重量份數(shù)計(jì)算計(jì)算，將2~5份納 米二氧化鐵及3~6份納米二氧化鐵加入到基礎(chǔ)電解液中，基礎(chǔ)電解液的組成為10份娃酸 鋼，2份鶴酸鋼，2份氨氧化鋼及2000份蒸饋水。
[0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用納米氧化鋒及納米二氧化鐵組成的混合添加劑，將 其加入到W娃酸鹽為主成膜劑的電解液中：1.可W生成優(yōu)質(zhì)的陶瓷膜層，能在生成微弧氧 化陶瓷膜層厚度不高前提下，膜層的硬度、耐磨性、耐蝕性等綜合性能得到顯著改善，膜層 的表面平整，孔隙率和微裂紋較少，膜層中主要含有A1基體、a-AhO補(bǔ)、丫-AhO補(bǔ)、AhT巧口 鐵鋒(Zn〇.6Ti〇.4)相；2.微弧氧化膜層的制備過(guò)程操作簡(jiǎn)單，是一種既不消耗陰極又不消耗 電解液電解質(zhì)的節(jié)能環(huán)保工藝;3.本發(fā)明生成的微弧氧化膜厚度不高，故成膜時(shí)間短，消耗 能量低，可降低生產(chǎn)成本，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 附圖1為基礎(chǔ)電解液制備的陶瓷膜的表面形貌組織； 附圖2為實(shí)施例1制備的陶瓷膜的表面形貌組織； 附圖3為實(shí)施例2制備的陶瓷膜的表面形貌組織； 附圖4為不同添加劑制備陶瓷膜摩擦系數(shù)與摩擦?xí)r間的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 本發(fā)明的實(shí)施例1:新型微弧氧化電解液復(fù)合納米添加劑，微弧氧化基礎(chǔ)電解液為 娃酸鋼電解液，包括lOg/L娃酸鋼，2g/L鶴酸鋼，2g/L氨氧化鋼及化蒸饋水;向基礎(chǔ)電解液中 加入新型微弧氧化電解液復(fù)合納米添加劑，加入后的納米氧化鋒和納米二氧化鐵的濃度分 別為2g/L和4g/L。
[0011] 微弧氧化步驟： 微弧氧化處理過(guò)程采用恒壓模式，將試樣作為陽(yáng)極，W不誘鋼電解槽為陰極。將試樣鉆 孔并插入侶導(dǎo)線連接，并懸掛于配置好的電解液中，試樣底部不與氧化槽接觸。然后接通電 源，設(shè)置預(yù)定的工藝參數(shù)（電參數(shù)設(shè)定為:時(shí)間60min;頻率400Hz;電壓600V;占空比30%)，按 下工作鍵按鈕，開(kāi)始進(jìn)行微弧氧化實(shí)驗(yàn)。微弧氧化處理過(guò)程中通過(guò)循環(huán)水冷卻系統(tǒng)和氣累 系統(tǒng)冷卻電解液，保持電解液溫度在35°C左右。待試樣反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉電源，取出試樣并 用蒸饋水清洗、驚干。
[0012] 對(duì)上述工藝制得的微弧氧化陶瓷膜的厚度、硬度、表面粗糖度、耐蝕性、耐磨性檢 驗(yàn)分析結(jié)果見(jiàn)表1，其表面形貌如圖2所示。
[0013] 本發(fā)明的實(shí)施例2:新型微弧氧化電解液復(fù)合納米添加劑，微弧氧化基礎(chǔ)電解液為 娃酸鋼電解液，包括lOg/L娃酸鋼，2g/L鶴酸鋼，2g/L氨氧化鋼及化蒸饋水;向基礎(chǔ)電解液中 加入新型微弧氧化電解液復(fù)合納米添加劑，加入后的納米氧化鋒和納米二氧化鐵的濃度分 別為Ig/L和3g/L。
[0014] 微弧氧化步驟同實(shí)施例1。并對(duì)該工藝制得的微弧氧化陶瓷膜的厚度、硬度、表面 粗糖度、耐蝕性、耐磨性檢驗(yàn)分析結(jié)果見(jiàn)表1，其表面形貌如圖3所示。
[0015] 通過(guò)對(duì)實(shí)施例1和實(shí)施例2中添加新型復(fù)合納米添加劑所制得的陶瓷膜層進(jìn)行性 能檢測(cè)，來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)效果，并與未加入任何添加劑的基礎(chǔ)電解液制成的膜 層做比較，結(jié)果如表1所示：
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可知，本發(fā)明在采用相同設(shè)備及相同基礎(chǔ)電解液體系，且不用達(dá)到較高 膜層厚度的條件下，可顯著提高微弧氧化膜層的硬度、耐磨性及耐腐蝕性，在一定程度上可 降低了微弧氧化過(guò)程中的能量消耗;通過(guò)觀察對(duì)比膜層表面微觀形貌，可W看出添加復(fù)合 納米添加劑后，膜層裂紋、孔隙率、噴射狀堆積物均減少，且膜層的表面比較平整。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型微弧氧化電解液復(fù)合納米添加劑，其特征在于:按重量份數(shù)計(jì)算，包括1~5 份納米氧化鋅及2~6份納米二氧化鈦;基礎(chǔ)電解液的組成為10份硅酸鈉，2份鎢酸鈉，2份氫 氧化鈉及2000份蒸餾水。2. -種如權(quán)利要求1所述的新型微弧氧化電解液復(fù)合納米添加劑的應(yīng)用，其特征在于： 按重量份數(shù)計(jì)算計(jì)算，將2~5份納米二氧化鈦及3~6份納米二氧化鈦加入到基礎(chǔ)電解液 中，基礎(chǔ)電解液的組成為10份硅酸鈉，2份鎢酸鈉，2份氫氧化鈉及2000份蒸餾水。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種新型微弧氧化電解液復(fù)合納米添加劑及其應(yīng)用。本發(fā)明采用納米氧化鋅及納米二氧化鈦組成的混合添加劑，將其加入到以硅酸鹽為主成膜劑的電解液中：1.可以生成優(yōu)質(zhì)的陶瓷膜層，能在生成微弧氧化陶瓷膜層厚度不高前提下，膜層的硬度、耐磨性、耐蝕性等綜合性能得到顯著改善，膜層的表面平整，孔隙率和微裂紋較少，膜層中主要含有Al基體、α-Al2O3相、γ-Al2O3相、Al3Ti和鈦鋅（Zn0.6Ti0.4）相；2.微弧氧化膜層的制備過(guò)程操作簡(jiǎn)單，是一種既不消耗陰極又不消耗電解液電解質(zhì)的節(jié)能環(huán)保工藝；3.本發(fā)明生成的微弧氧化膜厚度不高，故成膜時(shí)間短，消耗能量低，可降低生產(chǎn)成本，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類】C25D11/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105543929
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511006584
【發(fā)明人】張曉燕, 林廷藝, 黃丹, 黃鑫, 鞏向鵬, 張俊杰
【申請(qǐng)人】貴州大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日