一种在AlSi10Mg合金表面制备硬质阳极氧化膜层的方法与流程

本发明属于铝合金硬质阳极氧化，涉及一种在alsi10mg合金表面制备硬质阳极氧化膜层的方法，尤其涉及一种在3d打印alsi10mg合金表面制备硬质阳极氧化膜层的方法。

背景技术：

1、铝合金具有质量轻、比强度高和导电性好等特点，在航空、航天、交通运输、建筑等领域有着广泛的应用。铝合金硬度低，加工成高速旋转零部件直接使用不满足耐磨性要求，往往需要进行表面处理。硬质阳极氧化制备的膜层具有硬度高、耐磨性好等特点，常用于改善铝合金表面耐磨性。

2、3d打印具有制造快速、高效的特点，近年来成为各个国家制造业发展的关键技术。针对铝合金零部件的3d打印，近年来发展十分迅速。alsi10mg合金的液态流动性好、铸造性能佳且力学性能优异，是常用的3d打印铝合金原材料。然而3d打印alsi10mg合金的硬质阳极氧化性较差，原因在于si的导电性差，氧化过程难以持续进行，常发生氧化膜烧蚀现象，生成的阳极氧化膜成膜率差且膜层疏松。截止目前，研究学者们通过优化硬质阳极氧化槽液成分，减缓了3d打印alsi10mg合金阳极氧化过程中槽液对膜层的溶解作用，改善了成膜效率，使得最终膜层厚度提高到了30μm，硬度提高到了340hv。然而，对于液体火箭发动机领域而言，现状仍难以满足技术指标要求(如某型液体火箭发动机上的3d打印泵轮，要求硬质阳极氧化膜层厚度≥68μm，膜层硬度≥377hv)。因此，开发高厚度、高硬度3d打印alsi10mg合金硬质阳极氧化膜层的制备工艺亟需进行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种在alsi10mg合金表面制备硬质阳极氧化膜层的方法，解决了现有技术难以进一步提高3d打印alsi10mg合金硬质阳极氧化膜层厚度及硬度的技术问题，本发明能够实现高厚度、高硬度3d打印alsi10mg合金硬质阳极氧化膜层的制备，能够有效拓宽alsi10mg合金的应用范围。

2、为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种在alsi10mg合金表面制备硬质阳极氧化膜层的方法，包括：

4、对alsi10mg合金进行硬质阳极氧化前处理；所述硬质阳极氧化前处理包括碱洗和表面调质处理；

5、对硬质阳极氧化前处理后的alsi10mg合金进行硬质阳极氧化，在alsi10mg合金表面生成硬质阳极氧化膜层；

6、对硬质阳极氧化后的alsi10mg合金进行热处理；

7、对于热处理后的alsi10mg合金进行封闭处理。

8、进一步的，alsi10mg合金为3d打印alsi10mg合金。

9、进一步的，碱洗的方法包括：

10、将alsi10mg合金在温度为50～70℃、浓度为40～60g/l的naoh水溶液中碱洗3～15min。

11、进一步的，表面调质处理的方法包括：

12、将alsi10mg合金在温度为室温的表面调质处理液中处理30～60s；

13、表面调质处理液为包含以下组分的水溶液：

14、h2o260～100g/l；

15、nh4f150～200g/l；

16、h3po480～100ml/l；

17、edta40～60g/l。

18、进一步的，还包括：

19、对碱洗后的alsi10mg合金进行第一次水洗；

20、对表面调质处理后的alsi10mg合金进行第二次水洗；

21、对硬质阳极氧化后的alsi10mg合金进行第三次水洗；

22、对热处理后的alsi10mg合金进行第四次水洗；

23、对封闭处理后的alsi10mg合金进行第五次水洗；

24、其中，第一次水洗和第五次水洗的方法为在温度为50～70℃的去离子水中清洗1～3次；第二次水洗、第三次水洗和第四次水洗的方法为在温度为室温的去离子水中清洗1-3次。

25、进一步的，对alsi10mg合金进行硬质阳极氧化的方法包括：

26、利用第一铝合金悬挂支架和第二铝合金悬挂支架，分别将alsi10mg合金和铅板悬挂于硬质阳极氧化槽液中；铅板均匀分布于alsi10mg合金四周；

27、将alsi10mg合金连接阳极氧化电源阳极，将铅板连接阳极氧化电源阴极，使alsi10mg合金和铅板在硬质阳极氧化槽液中进行硬质阳极氧化。

28、进一步的，硬质阳极氧化槽液包括如下浓度的组分：

29、硫酸150～200g/l；

30、酒石酸40～60g/l；

31、硫酸铝5～10g/l；

32、丙三醇5～10ml/l；

33、硬质阳极氧化槽液的温度为-2～5℃。

34、进一步的，阳极氧化电源的参数包括：

35、电源模式为单极脉冲恒电流模式；顶电流密度为4～5a/dm2，底电流密度为1～1.5a/dm2，电流缓起时间为3～10min，顶电流持续时间为3～5s，底电流持续时间为1～3s；

36、使alsi10mg合金和铅板在硬质阳极氧化槽液中进行硬质阳极氧化的时间为80～120min。

37、进一步的，对硬质阳极氧化后的alsi10mg合金进行热处理的温度为300～350℃，时间为60～120min；

38、热处理后对alsi10mg合金进行冷却，冷却方式为空冷。

39、进一步的，硬质阳极氧化膜层的厚度为60～90μm，硬度为340～420hv0.1。

40、本发明与现有技术相比具有如下至少一种有益效果：

41、(1)本发明给出了表面调质处理的溶液配方和工艺条件，通过对硬质阳极氧化前进行表面调质处理，能有效降低工件表面的si元素含量，缓解工件表面高含量si元素对阳极氧化成膜效率的影响，提高最终硬质阳极氧化膜层的厚度及致密度；

42、(2)本发明通过对膜层进行热处理，能促使膜层中的相成分转变为更高硬度的相，从而提高了最终膜层的硬度；

43、(3)本发明提供了硬质阳极氧化所用槽液的配方和工艺条件，通过本发明硬质阳极氧化处理，能够进一步促进合金表面硬质阳极氧化膜的厚度增加。

技术特征：

1.一种在alsi10mg合金表面制备硬质阳极氧化膜层的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种在alsi10mg合金表面制备硬质阳极氧化膜层的方法，其特征在于，alsi10mg合金为3d打印alsi10mg合金。

3.根据权利要求1所述的一种在alsi10mg合金表面制备硬质阳极氧化膜层的方法，其特征在于，碱洗的方法包括：

4.根据权利要求1所述的一种在alsi10mg合金表面制备硬质阳极氧化膜层的方法，其特征在于，表面调质处理的方法包括：

5.根据权利要求1所述的一种在alsi10mg合金表面制备硬质阳极氧化膜层的方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求1所述的一种在alsi10mg合金表面制备硬质阳极氧化膜层的方法，其特征在于，对alsi10mg合金进行硬质阳极氧化的方法包括：

7.根据权利要求6所述的一种在alsi10mg合金表面制备硬质阳极氧化膜层的方法，其特征在于，硬质阳极氧化槽液包括如下浓度的组分：

8.根据权利要求6所述的一种在alsi10mg合金表面制备硬质阳极氧化膜层的方法，其特征在于，阳极氧化电源的参数包括：

9.根据权利要求1所述的一种在alsi10mg合金表面制备硬质阳极氧化膜层的方法，其特征在于，对硬质阳极氧化后的alsi10mg合金进行热处理的温度为300～350℃，时间为60～120min；

10.根据权利要求1所述的一种在alsi10mg合金表面制备硬质阳极氧化膜层的方法，其特征在于，硬质阳极氧化膜层的厚度为60～90μm，硬度为340～420hv0.1。

技术总结本发明公开了一种在AlSi10Mg合金表面制备硬质阳极氧化膜层的方法，对AlSi10Mg合金进行硬质阳极氧化前处理；所述硬质阳极氧化前处理包括碱洗和表面调质处理；对硬质阳极氧化前处理后的AlSi10Mg合金进行硬质阳极氧化，在AlSi10Mg合金表面生成硬质阳极氧化膜层；对硬质阳极氧化后的AlSi10Mg合金进行热处理；对于热处理后的AlSi10Mg合金进行封闭处理。本发明能够实现高厚度、高硬度3D打印AlSi10Mg合金硬质阳极氧化膜层的制备，能够有效拓宽AlSi10Mg合金的应用范围。技术研发人员：汪杰,卢博,赵小青,王迎,赵良波,姜传生,候斐茹受保护的技术使用者：西安航天发动机有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11