一种减少热电化学氧化陶瓷膜表面粗糙度的方法

摘要

本申请提供一种减少热电化学氧化陶瓷膜表面粗糙度的方法，对环境和作业现场都很环保，并且设备简单、成本低；所述的减少热电化学氧化陶瓷膜表面粗糙度的方法，包括步骤：S1，采用沸水对热电化学氧化后的工件进行封孔处理，热电化学氧化后的工件的表面具有原位生长的氧化陶瓷膜；S2，对步骤S1中封孔处理后的工件，采用阳极氧化膜和铝棒通电后进行电泳处理。

说明书

技术领域

本发明涉及热电化学氧化技术领域，具体的，本发明涉及一种减少热电化学氧化陶瓷膜表面粗糙度的方法。

背景技术

热电化学氧化是近几年国内外发展较快的一种新的表面处理技术，它是在阳极氧化基础上发展起来的，又称为微等离子体氧化、等离子热电化学氧化、等离子体增强电化学表面陶瓷化等。热电化学氧化采用较高的工作电压，将电压的工作区域由普通的阳极氧化法的法拉第区域，引入到高压放电区域，利用弧光放电增强并激活，使阳极上发生的反应，在一定电流密度下，致使在工件表面出现电晕、辉光、微弧放电、甚至火花斑，在阀金属表面原位形成一层致密的陶瓷膜，进而达到工件表面改性强化。阀金属在金属-氧化物-电解液体系中具有电解阀门作用的金属，阀金属主要包括Al、Ti、Mg、Zr、Nb、Ta六种金属及其合金。这种陶瓷膜与基体属冶金结合，结合强度好，硬度高，具有很好的耐磨、耐腐蚀、耐高压绝缘和抗高温冲击等特性，可以数倍乃至数十倍的提高工件的使用寿命。

但是，热电化学氧化后的陶瓷膜表面存在大量的形貌似火山口状的孔洞，这些孔洞主要是由于热电化学氧化时击穿放电，内部熔融氧化物和气体向外逸出造成的微气孔，并且在激冷的作用下，陶瓷膜还存在大量的微裂纹。这些喷射状的微气孔有的是连接工件基体与外界环境的通孔，有的是盲孔，在实际应用中，这些微气孔和微裂纹成为了腐蚀介质与工件基体接触的通道，削弱了陶瓷膜对工件基体的保护作用，陶瓷膜表面的微气孔和微裂纹程度业界用表面粗糙度来衡量。

为了进一步增强热电化学氧化后工件基体的耐腐蚀性能，除采用合理的热电化学氧化工艺得到致密的陶瓷层，减少裂纹以外，还需要进行一些后处理工艺，来减少表面粗糙度，例如采用渗透性好、化学性质稳定、与陶瓷膜结合力好的物质对陶瓷膜进行封孔，封闭陶瓷膜的微气孔和微裂纹，改善陶瓷膜对环境介质的屏障效应，减少微气孔和微裂纹易腐蚀带来的负面影响。但是，现有技术的后处理工艺，对环境不友好，并且设备复杂、成本高。

有鉴于此，本发明提供一种减少热电化学氧化陶瓷膜表面粗糙度的方法，，对环境和作业现场都很环保，并且设备简单、成本低。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种减少热电化学氧化陶瓷膜表面粗糙度的方法，对环境和作业现场都很环保，并且设备简单、成本低。

一种减少热电化学氧化陶瓷膜表面粗糙度的方法，包括步骤：

S1，采用沸水对热电化学氧化后的工件进行封孔处理，热电化学氧化后的工件的表面具有原位生长的氧化陶瓷膜；

S2，对步骤S1中封孔处理后的工件，采用阳极氧化膜和铝棒通电后进行电泳处理。

在一些实施方式中，在步骤S1中，沸水封孔是在接近沸点的纯水中，沸水与工件表面的氧化陶瓷膜生成勃姆石，利用其本身体积膨胀而将微孔封闭。

进一步的，沸水封孔的时间为8-12min。

进一步的，工件表面的氧化陶瓷膜的成分主要是Al

进一步的，生成一水三氧化二铝的反应式S1如下:

Al

进一步的，当Al

进一步的，纯水包括：蒸镏水、或者离子交换水。

在一些实施方式中，在步骤S1中，热电化学氧化后的工件进行封孔处理时，工件是均速移动的，工件移动的速度为0.1m/min-5m/min。

在一些实施方式中，在步骤S2中，将制备的阳极氧化膜作为阴极，铝棒作为阳极，放入电泳液中，通电后水电解在阴阳两极放出大量氢气和氧气；当溶液中通入负向电流时，水中的氧气得电子，化合价降低，被还原成OH-，该过程使得阳极氧化膜内呈现碱性环境；同时，在电场的作用下，阳极铝电极失电子形成Al3+，电解液中Al3+和铝电极失电子形成的Al3+，在正向电流的作用下向阴极的阳极氧化膜内迁移，在电压的作用下可达孔洞的深处，与孔洞中OH-发生反应形成沉淀进而封孔。

进一步的，电泳液包括Al(ON)3、PH稳定剂和去离子水，Al(ON)3的质量占比为10％-20％，PH稳定剂的质量占比为0.9％-1.1％，去离子水的质量占比为79％-89％。

进一步的，电泳处理时电泳液的温度：20-30℃，电泳液PH：8～10，电泳处理的时间：5-10min。

进一步的，电泳处理的电源为恒压模式的脉冲电源，其电压为50-80V、频率为500HZ、占空比为15％-50％。

在一些实施方式中，所述减少热电化学氧化陶瓷膜表面粗糙度的方法，还包括步骤S3：采用纯水清洗，去除工件表面的杂质。

进一步的，在步骤S1中，热电化学氧化后的工件经过纯水清洗后，再进入沸水封闭设备中，或/和在步骤S2中，电泳处理后对工件进行纯水清洗。

进一步的，纯水清洗，每次清洗的时间为1min，纯水的温度为20-25℃。

进一步的，采用所述的减少热电化学氧化陶瓷膜表面粗糙度的方法，进行后处理的工件，工件表面的陶瓷膜的表面粗糙度Ra为0.8-2um，沉积层的厚度为10-20um，采用中性盐雾测试进行耐腐蚀性，得到耐腐蚀性的时间为180-220h。

技术效果：本申请的减少热电化学氧化陶瓷膜表面粗糙度的方法，与现有技术相比：1.沸水封孔处理很环保，对环境和作业现场无任何污染，不会产生现有技术的封孔含镍工业废水；2.电泳处理也很环保，对环境和作业现场无任何污染，不会产生现有技术的电泳含废树脂工业废水，并且生产设备要求简单。

具体实施方式

描述以下实施例以辅助对本申请的理解，实施例不是也不应当以任何方式解释为限制本申请的保护范围。

在以下描述中，本领域的技术人员将认识到，在本论述的全文中，组件可描述为单独的功能单元(可包括子单元)，但是本领域的技术人员将认识到，各种组件或其部分可划分成单独组件，或者可整合在一起(包括整合在单个的系统或组件内)。

同时，组件或系统之间的连接并不旨在限于直接连接。相反，在这些组件之间的数据可由中间组件修改、重格式化、或以其它方式改变。另外，可使用另外或更少的连接。还应注意，术语“联接”、“连接”、或“输入”“固定”应理解为包括直接连接、通过一个或多个中间媒介来进行的间接的连接或固定。

实施例1：

一种减少热电化学氧化陶瓷膜表面粗糙度的方法，包括步骤：

S1，采用沸水对热电化学氧化后的工件进行封孔处理，热电化学氧化后的工件的表面具有原位生长的氧化陶瓷膜；

S2，对步骤S1中封孔处理后的工件，采用阳极氧化膜和铝棒通电后进行电泳处理。

在步骤S1中，沸水封孔是在接近沸点的纯水中，沸水与工件表面的氧化陶瓷膜生成勃姆石，利用其本身体积膨胀而将微孔封闭。沸水封孔的时间为10min。工件表面的氧化陶瓷膜的成分主要是Al

Al

当Al

在步骤S2中，将制备的阳极氧化膜作为阴极，铝棒作为阳极，放入电泳液中，通电后水电解在阴阳两极放出大量氢气和氧气；当溶液中通入负向电流时，水中的氧气得电子，化合价降低，被还原成OH-，该过程使得阳极氧化膜内呈现碱性环境；同时，在电场的作用下，阳极铝电极失电子形成Al3+，电解液中Al3+和铝电极失电子形成的Al3+，在正向电流的作用下向阴极的阳极氧化膜内迁移，在电压的作用下可达孔洞的深处，与孔洞中OH-发生反应形成沉淀进而封孔。电泳液包括Al(ON)3、PH稳定剂和去离子水，Al(ON)3的质量占比为15％，PH稳定剂的质量占比为1.0％，去离子水的质量占比为85％。电泳处理时电泳液的温度为25℃，电泳液PH为9，电泳处理的时间为8min。电泳处理的电源为恒压模式的脉冲电源，其电压为50-80V、频率为500HZ、占空比为35％。

所述减少热电化学氧化陶瓷膜表面粗糙度的方法，还包括步骤S3：采用纯水清洗，去除工件表面的杂质。在步骤S1中，热电化学氧化后的工件经过纯水清洗后，再进入沸水封闭设备中，和在步骤S2中，电泳处理后对工件进行纯水清洗。纯水清洗，每次清洗的时间为1min，纯水的温度为20-25℃。

上述采用本申请的减少热电化学氧化陶瓷膜表面粗糙度的方法，得到的工件样本，对工件样本的表面进行测试，得到该工件表面的陶瓷膜的表面粗糙度Ra为1.6um，沉积层的厚度为15um，采用中性盐雾测试进行耐腐蚀性，得到耐腐蚀性的时间为200h。

尽管本申请已公开了多个方面和实施方式，但是其它方面和实施方式对本领域技术人员而言将是显而易见的，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。本申请公开的多个方面和实施方式仅用于举例说明，其并非旨在限制本申请，本申请的实际保护范围以权利要求为准。