一种铝合金表面处理方法

技术领域

本发明属于铝合金处理技术领域，特别是一种铝合金表面处理方法。

背景技术

以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一。铝合金除具有铝的一般特性外，由于添加合金化元素的种类和数量的不同又具有一些合金的具体特性。铝合金的密度为2.63～2.85g/cm，有较高的强度(σb为110～650MPa)，比强度接近高合金钢，比刚度超过钢，有良好的铸造性能和塑性加工性能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性，可作结构材料使用，在航天、航空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品中有着广泛的应用。

但是在一些复杂的场合中应用时，会发生腐蚀，对铝合金件的力学性能产生极大的破坏，造成其寿命大幅度降低，因此，需要对其进行一定的处理，来提高其性能，延长使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝合金表面处理方法，以解决现有技术中的不足。

本发明采用的技术方案如下：

一种铝合金表面处理方法，包括以下步骤：

（1）将待处理的铝合金件添加到碳酸钠溶液中，加热至70-80℃，保温震荡30min，然后过滤，洗涤，烘干至恒重，得到清洗铝合金件；

（2）将清洗铝合金件置于电阻炉中，在惰性气氛保护下，加热至520-550℃，保温5小时，然后水冷至室温，再在空气气氛下，加热至180-190℃，保温5-7小时，随炉冷却，得到热处理铝合金件；

（3）对上述得到的热处理铝合金件表面进行喷丸处理，得到喷丸铝合金件；

（4）配制工作液：将乙二胺四乙酸、氯化镧、钨酸钠、钼酸钠、氢氧化钾依次添加到去离子水中，搅拌均匀，得到工作液；

（5）将喷丸铝合金件添加到上述制备的工作液中进行等离子体电解氧化处理，然后进行洗涤，干燥，即可。

所述铝合金与碳酸钠溶液混合质量比为1:6-8；

所述碳酸钠溶液质量分数为10%。

所述惰性气氛为氮气或氦气。

所述喷丸采用玻璃丸；

喷丸强度为0.18-0.24A。

所述乙二胺四乙酸、氯化镧、钨酸钠、钼酸钠、氢氧化钾、去离子水混合重量份比为：8-10:0.03-0.038:4.2-4.8：2.1-2.4：14-16:100。

所述钨酸钠与钼酸钠重量份比为2:1。

所述等离子体电解氧化处理工艺参数为：

电流密度为150-160A/dm²；

正电压为520-550V；

负电压为210-250V；

电源频率为1200Hz，处理时间为20-30min。

所述喷丸铝合金件与工作液混合质量比为1:8-10。

本发明通过采用碳酸钠溶液对铝合金件进行处理，能够有效的去除铝合金件表面污渍，便于后续处理工艺的进行，通过在惰性气氛保护下，对铝合金件进行加热处理，然后在在空气气氛下进行低温加热处理，能够有效的促进铝合金件中共晶硅含量的提高，通过共晶硅能够阻碍初生α-铝相的生长，从而能够有效的促使铝合金件能够获得更加细小均匀的晶粒，能够极大的改善铝合金件的力学性能，通过喷丸处理，不仅能够增加铝合金件表面粗糙度，提高铝合金基体与后续等离子体电解氧化形成的保护膜层之间的附着力，还能够有效的改善铝合金件热处理后的残余应力，极大的降低了应力腐蚀现象的发生；本发明通过进行等离子体电解氧化处理，能够在铝合金件表面形成一层致密的保护膜层，能够进一步的提高铝合金件表面耐磨耐腐蚀性能，延长其使用寿命。

通过向工作液中引入镧元素，等离子体电解氧化处理过程中，镧离子首先会在铝合金表面富集，从而能够提高电导率，促使等离子体电解氧化处理过程能够更快速的进入稳压阶段，并且，在等离子体电解氧化处理过程中，表面富集的镧离子生成氧化镧，进而促进成核，从而使得生成的保护层的致密性得到大幅度的提高。

有益效果：

本发明方法处理后的铝合金件表面质量具有大幅度的提高，能够在铝合金件表面形成一层致密的保护膜层，从而极大的提高了其对铝合金件的保护效果，不仅能够防止外部冲击，同时，还能够有效的防止磨损，延长工作寿命，本发明方法中通过的喷丸处理，能够有效的改善铝合金件表面残余应力，降低应力腐蚀现象。

附图说明

图1为本发明方法处理后的铝合金的表面形貌。

具体实施方式

一种铝合金表面处理方法，包括以下步骤：

（1）将待处理的铝合金件添加到碳酸钠溶液中，加热至70-80℃，保温震荡30min，然后过滤，洗涤，烘干至恒重，得到清洗铝合金件；

（2）将清洗铝合金件置于电阻炉中，在惰性气氛保护下，加热至520-550℃，保温5小时，然后水冷至室温，再在空气气氛下，加热至180-190℃，保温5-7小时，随炉冷却，得到热处理铝合金件；

（3）对上述得到的热处理铝合金件表面进行喷丸处理，得到喷丸铝合金件；

（4）配制工作液：将乙二胺四乙酸、氯化镧、钨酸钠、钼酸钠、氢氧化钾依次添加到去离子水中，搅拌均匀，得到工作液；

（5）将喷丸铝合金件添加到上述制备的工作液中进行等离子体电解氧化处理，然后进行洗涤，干燥，即可。

所述铝合金与碳酸钠溶液混合质量比为1:6-8；

所述碳酸钠溶液质量分数为10%。

所述惰性气氛为氮气或氦气。

所述喷丸采用玻璃丸；

喷丸强度为0.18-0.24A。

所述乙二胺四乙酸、氯化镧、钨酸钠、钼酸钠、氢氧化钾、去离子水混合重量份比为：8-10:0.03-0.038:4.2-4.8：2.1-2.4：14-16:100。

所述钨酸钠与钼酸钠重量份比为2:1。

所述等离子体电解氧化处理工艺参数为：

电流密度为150-160A/dm²；

正电压为520-550V；

负电压为210-250V；

电源频率为1200Hz，处理时间为20-30min。

所述喷丸铝合金件与工作液混合质量比为1:8-10。

下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种铝合金表面处理方法，包括以下步骤：

（1）将待处理的铝合金件添加到碳酸钠溶液中，加热至70℃，保温震荡30min，然后过滤，洗涤，烘干至恒重，得到清洗铝合金件；所述铝合金与碳酸钠溶液混合质量比为1:6；所述碳酸钠溶液质量分数为10%。

（2）将清洗铝合金件置于电阻炉中，在惰性气氛保护下，加热至520℃，保温5小时，然后水冷至室温，再在空气气氛下，加热至180℃，保温5小时，随炉冷却，得到热处理铝合金件；所述惰性气氛为氮气。

（3）对上述得到的热处理铝合金件表面进行喷丸处理，得到喷丸铝合金件；所述喷丸采用玻璃丸；喷丸强度为0.18A。

（4）配制工作液：将乙二胺四乙酸、氯化镧、钨酸钠、钼酸钠、氢氧化钾依次添加到去离子水中，搅拌均匀，得到工作液；所述乙二胺四乙酸、氯化镧、钨酸钠、钼酸钠、氢氧化钾、去离子水混合重量份比为：8:0.03:4.2：2.1：14:100。

（5）将喷丸铝合金件添加到上述制备的工作液中进行等离子体电解氧化处理，然后进行洗涤，干燥，即可。所述钨酸钠与钼酸钠重量份比为2:1。所述等离子体电解氧化处理工艺参数为：电流密度为150A/dm²；正电压为520V；负电压为210V；电源频率为1200Hz，处理时间为20min。所述喷丸铝合金件与工作液混合质量比为1:8。

实施例2

一种铝合金表面处理方法，包括以下步骤：

（1）将待处理的铝合金件添加到碳酸钠溶液中，加热至80℃，保温震荡30min，然后过滤，洗涤，烘干至恒重，得到清洗铝合金件；所述铝合金与碳酸钠溶液混合质量比为1:8；所述碳酸钠溶液质量分数为10%。

（2）将清洗铝合金件置于电阻炉中，在惰性气氛保护下，加热至550℃，保温5小时，然后水冷至室温，再在空气气氛下，加热至190℃，保温7小时，随炉冷却，得到热处理铝合金件；所述惰性气氛为氦气。

（3）对上述得到的热处理铝合金件表面进行喷丸处理，得到喷丸铝合金件；所述喷丸采用玻璃丸；喷丸强度为0.24A。

（4）配制工作液：将乙二胺四乙酸、氯化镧、钨酸钠、钼酸钠、氢氧化钾依次添加到去离子水中，搅拌均匀，得到工作液；所述乙二胺四乙酸、氯化镧、钨酸钠、钼酸钠、氢氧化钾、去离子水混合重量份比为：10:0.038:4.8：2.4：16:100。

（5）将喷丸铝合金件添加到上述制备的工作液中进行等离子体电解氧化处理，然后进行洗涤，干燥，即可。所述钨酸钠与钼酸钠重量份比为2:1。所述等离子体电解氧化处理工艺参数为：电流密度为160A/dm²；正电压为550V；负电压为250V；电源频率为1200Hz，处理时间为30min。所述喷丸铝合金件与工作液混合质量比为1:10。

实施例3

一种铝合金表面处理方法，包括以下步骤：

（1）将待处理的铝合金件添加到碳酸钠溶液中，加热至74℃，保温震荡30min，然后过滤，洗涤，烘干至恒重，得到清洗铝合金件；所述铝合金与碳酸钠溶液混合质量比为1:7.2；所述碳酸钠溶液质量分数为10%。

（2）将清洗铝合金件置于电阻炉中，在惰性气氛保护下，加热至538℃，保温5小时，然后水冷至室温，再在空气气氛下，加热至186℃，保温6小时，随炉冷却，得到热处理铝合金件；所述惰性气氛为氮气。

（3）对上述得到的热处理铝合金件表面进行喷丸处理，得到喷丸铝合金件；所述喷丸采用玻璃丸；喷丸强度为0.21A。

（4）配制工作液：将乙二胺四乙酸、氯化镧、钨酸钠、钼酸钠、氢氧化钾依次添加到去离子水中，搅拌均匀，得到工作液；所述乙二胺四乙酸、氯化镧、钨酸钠、钼酸钠、氢氧化钾、去离子水混合重量份比为：9:0.035:4.6：2.3：15:100。

（5）将喷丸铝合金件添加到上述制备的工作液中进行等离子体电解氧化处理，然后进行洗涤，干燥，即可。所述钨酸钠与钼酸钠重量份比为2:1。所述等离子体电解氧化处理工艺参数为：电流密度为154A/dm²；正电压为535V；负电压为230V；电源频率为1200Hz，处理时间为25min。所述喷丸铝合金件与工作液混合质量比为1:9。

对相同规格的6061铝合金进行实施例方法处理，根据 GBT7704—2008，采用

X-350A 型 X 射线应力测定仪测定三类试样沿加载方向的表面残余应力，在每个试样工作段区域内随机测定3个点然后取平均值；

分别检测热处理铝合金件和喷丸铝合金件的表面残余应力；

表1

由表1可以看出，本发明方法中通过的喷丸处理，能够有效的改善铝合金件表面残余应力。

采用显微硬度计对实施例试样进行检测，每个试样上不同点检测5处，取平均值；

表2

对比例1：与实施例3区别为工作液中不添加氯化镧；

表2可以看出，本发明处理方法对铝合金件进行处理后，能够在铝合金件表面形成硬度较高的保护膜层，提高应用领域。

利用 CTG260型涂层测厚仪确定实施例试样保护膜层厚度；

表3

对比例1：与实施例3区别为工作液中不添加氯化镧；

对比例2：与实施例3区别为工作液中不添加钼酸钠、钨酸钠；

由表3可以看出，本发明处理方法处理后的铝合金件表面具有致密较厚的保护膜层，能够更好的对铝合金件进行防护，延长其工作寿命。

利用 S-570 扫描电子显微镜（SEM）来观察实施例3处理后的铝合金的表面形貌。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。