一种SiC增强铝基复合材料表面微弧氧化膜层的制备方法与流程

本发明涉及表面处理，特别涉及一种sic增强铝基复合材料表面微弧氧化膜层的制备方法。

背景技术：

1、铝基复合材料具有高强度、高刚性、良好的导热性和导电性等优点，被广泛应用于航空、航天、船舶潜艇、装甲装备等领域。随着国家海洋战略的发展，铝基复合材料应用场景日益增加。但在海洋等恶劣环境中，含盐量高，海水、海风侵蚀剧烈，温度、压力等环境因素严苛，在服役过程中，常出现零部件腐蚀、磨损等问题，严重影响设备的寿命。腐蚀越发成为装备在海洋环境中服役的障碍，铝基复合材料表面防腐处理成为行业领域内亟待解决的一大难题。

2、微弧氧化是提高铝基复合材料耐蚀性能的有效措施，微弧氧化膜层耐蚀、耐磨性能好，工艺环保，成膜效率高。因此，研究铝基复合材料微弧氧化膜层的制备技术对推动铝基复合材料表面防护领域的应用具有重要的指导意义。

3、sic增强铝基复合材料中的si元素对微弧氧化有抑制作用，会阻止氧化膜的扩展，si元素的存在不利于连续氧化膜的形成，sic增强铝基复合材料的微弧氧化成膜困难。本成果通过调节电解液成分、浓度以及电参数在一定程度上减弱了si元素对微弧氧化成膜的不利影响，促进了陶瓷膜层的均匀致密连续性，改善了膜层的耐蚀性。

4、关于sic增强铝基复合材料微弧氧化方面的研究，国内外相关文献较少。目前，公开号为cn106757267a的专利申请公开了一种铸造铝基复合材料表面军绿色微弧氧化膜层的制备方法，由于材料中硅元素的存在会阻止氧化膜的扩展，导致氧化膜不连续，膜层耐蚀性尚需进一步改善。且电解液包含氢氧化钠、硫酸镍、硅酸钠、六偏磷酸钠、钨酸钠、乙二胺四乙酸二钠，组分复杂成本高。

5、公开号为cn111549366b的专利申请公开了一种铝基复合材料表面原位生长绿色耐腐蚀陶瓷膜的制备方法，在恒流模式下，在铝基复合材料表面原位生成一层绿色膜层，这种方法虽然可以在铝基复合材料表面生成膜层，但膜层厚度较薄、耐蚀性较差；且电解液中含有铬酸盐等有毒有害化学物质。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种sic增强铝基复合材料表面微弧氧化膜层的制备方法，使用硅酸盐和磷酸盐为主盐的复合电解液，采用交流双极性脉冲电源对sic增强铝基复合材料进行微弧氧化处理，该方法工艺操作简单、生产效率高，电解液中不含重金属元素等有害物质，为环境友好型；所制备的陶瓷膜层均匀致密连续，耐蚀性好，生产成本低。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

3、一种sic增强铝基复合材料表面微弧氧化膜层的制备方法，具体包括如下步骤：

4、步骤1:试样预处理；

5、步骤1具体为:对sic增强铝基复合材料试样棱边去毛刺，表面用砂纸打磨光滑平整，去除氧化物；用清洗剂将打磨过的试样进行清洗，去除残留，再用去离子水冲洗试样，放入烘箱中烘干；

6、步骤2:电解液的配制；

7、按照重量份数，称量硅酸钠0.4-1.2份，六偏磷酸0.6-1.44份，氢氧化钠0.2-0.48份，钨酸钠0.06-0.24份，将称量好的药品按上述顺序加入100份去离子中，使药品得到充分均匀溶解，制得微弧氧化电解液；

8、步骤3:微弧氧化膜层制备；

9、将步骤1预处理后的sic增强铝基复合材料试样固定于步骤2配制的电解液的反应槽中，以试样作为阳极，不锈钢板为阴极，采用交流双极性脉冲电源恒流控制，对sic增强铝基复合材料试样进行微弧氧化反应；

10、步骤4:清洗、干燥：微弧氧化处理完成后，取出sic增强铝基复合材料试样，用去离子水冲洗干净，烘箱烘干，即可得到sic增强铝基复合材料表面微弧氧化膜层。

11、所述步骤1中表面用砂纸打磨，具体是依次用400#、600#、800#砂纸打磨。

12、所述步骤3的微弧氧化反应工艺参数为：电流密度1-10a/dm2，频率100-800hz，占空比10％-50％，正负脉冲比(1-4)：1；在sic增强铝基复合材料试样表面形成陶瓷膜层。

13、所述步骤3中，电解液温度需保持在10-50℃之间。

14、相较于现有技术，本发明的有益效果为：

15、1、采用硅酸盐和磷酸盐为主盐的复合电解液，一定程度上减弱了si元素对微弧氧化成膜的不利影响，解决了sic增强铝基复合材料的微弧氧化成膜困难，促进了陶瓷膜层的均匀致密连续性，改善了膜层的耐蚀性。

16、2、sic增强铝基复合材料在进行微弧氧化的过程中，基体中的si元素对微弧氧化初期成膜有抑制作用，导致氧化膜难以成膜，当氧化膜达到一定厚度时这种影响才会减小，sic增强铝基复合材料.相较于其他铝合金需要更大的氧化电流密度才能实现均匀密集的微弧放电，形成连续完整的氧化膜。

17、3、采用交流双极性脉冲电源，正负脉冲频率、占空比精确可调，正、负脉冲个数可灵活配置。在sic增强铝基复合材料进行微弧氧化过程中，通过正、负脉冲幅度和宽度的优化调整可以使微弧氧化层性能达到最佳并能有效地节约能源，成膜速度快，膜层质量稳定。

18、综上所述，本发明前处理简单，电解液环保无毒，电解液抗污染能力强，再生重复使用率高，减少了污水排放；采用na2sio3-(napo3)6复合体系的电解液制备的陶瓷膜层均匀致密，耐磨性高、耐蚀性好，工艺流程简单，有利于实现批量生产和工业化应用。

技术特征：

1.一种sic增强铝基复合材料表面微弧氧化膜层的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种sic增强铝基复合材料表面微弧氧化膜层的制备方法，其特征在于，所述步骤1中表面用砂纸打磨，具体是依次用400#、600#、800#砂纸打磨。

3.根据权利要求1所述的一种sic增强铝基复合材料表面微弧氧化膜层的制备方法，其特征在于，所述步骤3的微弧氧化反应工艺参数为：电流密度1-10a/dm2，频率100-800hz，占空比10％-50％，正负脉冲比(1-4)：1；在sic增强铝基复合材料试样表面形成陶瓷膜层。

4.根据权利要求1所述的一种sic增强铝基复合材料表面微弧氧化膜层的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，电解液温度需保持在10-50℃之间。

技术总结一种SiC增强铝基复合材料表面微弧氧化膜层的制备方法，使用硅酸盐和磷酸盐为主盐的复合电解液，采用交流双极性脉冲电源对SiC增强铝基复合材料进行微弧氧化处理，得到SiC增强铝基复合材料表面微弧氧化膜层；本发明前处理简单，电解液环保无毒，电解液抗污染能力强，再生重复使用率高，减少了污水排放；采用Na2SiO3‑(NaPO3)6复合体系的电解液制备的陶瓷膜层均匀致密，耐磨性高、耐蚀性好，工艺流程简单，有利于实现批量生产和工业化应用。技术研发人员：姚永辉,高磊,张镜斌,刘洋,王通平,雷其林,陈超选受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第十二研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/16