一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法与流程

1.本发明属于金属表面处理技术领域，具体地说是一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法。


背景技术：

2.沿海高温、高湿、高氯、大风的环境特点对输变电设备的抗磨蚀性能提出了更高要求，铝材作为主要电工基础材料，表面钝化膜在沿海大气中将快速失效。在航空制造业及汽车工业中，铝材因其低密度、高强度等优势而得到广泛应用，但磨蚀失效的案例同样不计其数，提高铝材抗磨蚀性能具有明显的现实意义。
3.通常采用阳极氧化和微弧氧化技术改善铝构件表面的抗磨蚀性能，但如苏凯新等人所述(微弧氧化6082-t6铝合金的高周疲劳性能及残余应力松弛机理，金属学报，20223(58)：334-344)，阳极氧化将出现裂纹、膜层与基体结合强度低等缺陷，其酸性溶液会导致环境污染，铝构件经微弧氧化处理后的防腐和耐磨性却明显提高。中国专利文献cn101845652a公开了与基材呈冶金结合的微弧氧化膜层厚度可达300μm，显微硬度可达2000hv，缺点是分层结构中的外表面为疏松层，该疏松层物质间结合力弱，亚稳相较多，孔隙率大。
4.改善微弧氧化表面疏松层的结构与性能成为进一步提高铝材抗磨蚀性能的关键。哈尔滨工业大学李振伟等人发现(纳米cr2o3微粒对2024-t4微弧氧化膜结构及耐磨性能的影响，稀有金属材料与工程，2017，7(46)：2022-2027)，纳米cr2o3微粒的添加可明显改善2024-t4铝合金的耐磨性能，纳米cr2o3微粒在反应过程中进入膜层微孔使得孔隙数量明显减少无疑是重要原因。中国专利文献cn103233258a公开了一种基于微弧氧化和激光重熔的致密性增强型陶瓷膜层的制备方法，该方法利用激光重熔技术使微弧氧化膜中γ-al2o3居多的疏松层经相变转化为α-al2o3居多的致密的重熔层，从而提高了膜层的抗磨蚀性能。中国专利文献cn107675176a则公开了一种微弧氧化与真空熔覆相结合的工件表面强化处理方法，采用真空熔覆ni60a自熔性合金粉末对微弧氧化后的陶瓷层进行封孔处理，有效降低了陶瓷涂层表面的孔隙率。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法，其利用有针对性的激光处理技术改进微弧氧化膜，大幅减少微弧氧化膜的孔洞和裂纹，从而明显提高铝材表面的抗磨蚀性能。
6.为此，本发明采用的技术方案为：一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法，其包括：
7.步骤一，前处理，包括铝材、第一微粒和第二微粒的前处理；
8.步骤二，微弧氧化处理：对第一微粒进行分散处理，先取适量分散剂混入前处理后的第一微粒中，加入水后搅拌，滤出第一微粒，在80-160℃温度下烘干，将第一微粒收集备用；其次，配制含有第一微粒的溶液体系，然后，用含有第一微粒的溶液体系对试样表面进
行微弧氧化处理，形成复合微弧氧化膜，所述的复合微弧氧化膜包括试样表面形成的微弧氧化膜和弥散于微弧氧化膜中的第一微粒，所述的第一微粒选用粒径略大于微弧氧化膜孔洞直径且与微弧氧化膜层成分相同的微粒；最后，试样用水洗净后晾干或热风吹干，备用；
9.步骤三，激光处理：在步骤二所得的试样的复合微弧氧化膜表面预置第二微粒，形成陶瓷粉膜，根据复合微弧氧化膜成分、孔洞大小及激光处理采用的铺粉送粉方式选择第二微粒的种类及粒径；然后，对陶瓷粉膜的表面进行激光处理，最后进行抛光或打磨加工。
10.本发明所述的溶液体系可采用磷酸盐体系、硅酸盐体系等，只要适合进行微弧氧化处理的溶液体系均可。所述的第一微粒选用粒径略大于微弧氧化膜孔洞的微粒，是指粒径能填充微弧氧化膜孔洞即可。所述的分散剂可以采用阴离子型表面活性剂(如十二烷基磺酸钠或十二烷基硫酸钠等)、非离子型表面活性剂(如op乳化剂)等，用量只要使第一微粒分散即可。
11.作为优选，弥散于微弧氧化膜中的第一微粒组成与激光处理处理时的第二微粒组成相同，即为同一种物质。
12.进一步地，所述的步骤一中，进行铝材前处理时，先磨掉铝材试样表面的突起和毛刺，再打磨至表面洁净，然后将所得的铝材试样浸没在无水乙醇中，放置于超声波清洗器中清洗；进行第一微粒或第二微粒的前处理时，先称取适量碱与第一微粒或第二微粒混合，加入水后搅拌，滤出第一微粒或第二微粒，放入烘箱烘干，得到除油后的第一微粒或第二微粒。
13.进一步地，所述的步骤一中，所述的铝材优选为铸铝、1系铝合金、2系铝合金、5系铝合金、6系铝合金或7系铝合金，更优选为al-si系铸铝、1系铝合金。
14.进一步地，步骤一中，所述第一微粒和第二微粒为al2o3、zro2、tio2、碳纳米管、石墨、石墨烯、金刚石、锆英石、氮化硼、碳化硅、重晶石、长石粉中的一种或多种。
15.更进一步地，步骤一中，所述第一微粒和第二微粒优选为单壁碳纳米管、3-5层的石墨烯、石墨、tio2、六方氮化硼中的一种或多种，该微粒适用于减少铝材表面的摩擦力。
16.更进一步地，步骤一中，所述第一微粒和第二微粒优选为α-al2o3、zro2、锆英石、立方氮化硼、碳化硅、重晶石、长石粉中的一种或多种，该微粒适用于增加铝材表面的摩擦力。
17.更进一步地，步骤一中，所述第一微粒和第二微粒优选为α-al2o3与单壁碳纳米管、3-5层的石墨烯中的一种或两种的混合物，该微粒适用于铝材表面无摩擦力性能要求。
18.进一步地，步骤二中，所述含有第一微粒的溶液体系为：10-20g/l的na5p3o
10
、0.2-0.8g/l的naoh、1.5-3.0g/l的na2wo3、1-3g/l的op-10和第一微粒，第一微粒为纳米粒径时的浓度取0.2-10g/l，第一微粒为微米粒径时的浓度取1-30g/l。此溶液体系属于磷酸盐体系。
19.进一步地，步骤二中，所述含有第一微粒的溶液体系为：6-12g/l的nasio3.9h2o、1-5g/l的ch3coona、1-5g/l的na5p3o
10
和第一微粒，溶液的ph值为10-11，第一微粒为纳米粒径时的浓度取0.2-10g/l，第一微粒为微米粒径时的浓度取1-30g/l。此溶液体系属于硅酸盐体系。
20.进一步地，步骤二中，所述微弧氧化处理的参数为：铝材为正极，工作液槽体为负极，采用恒流方式进行处理，正负向电流密度为6-12a/dm2，频率为400-1100hz，占空比为50-80％，处理时间为40-80分钟(根据膜层厚度需要而调整)，处理时利用机械搅拌或超声波搅拌加强传质，提高第一微粒的分散性，采用机械搅拌时的转速选用100-2000r/min(根
据槽体大小调整)；同时采用循环冷却系统使槽液温度不高于40℃。
21.进一步地，步骤三中，采用粘结剂把第二微粒均匀涂覆在复合微弧氧化膜的表面上；所述的粘结剂为水玻璃溶液，水玻璃与水的质量比为1:(1-3)。
22.进一步地，步骤二中，所述第一微粒的粒径为50纳米至60微米；步骤三中，所述第二微粒的粒径为10纳米至300微米，采用铺粉方式时，第二微粒粒径取50纳米至200微米，优选10微米-40微米；采用同轴送粉方式时，第二微粒粒径取100微米至200微米。采用铺粉方式时，也就是用粘结剂先把第二微粒粉末预置于待处理样品表面，然后用激光进行扫描，激光能量会被微粒和基材表面的微弧氧化膜层部分吸收后，再传导至铝基材，致使热量大为降低，所以粒径相对同轴送粉方式小，但鉴于激光高能束将使得微粒表面部分熔融而缩小，所以采用铺粉方式时微粒的粒径以稍大于微弧氧化膜层中的孔径为宜。同轴送粉则是通过送粉管道直接将微粒粉末送到激光头喷嘴同一轴线位置，然后通过载气流把粉末直接吹入熔池，所以采用同轴送粉方式时在微粒粉末尚未完全进入熔池时已被激光辐照而处于半熔融状态，致使所需微粒粒径应较铺粉方式更大些。
23.进一步地，步骤三中，所述激光处理的参数优选为：激光功率为1-5kw，扫描速度为5-16mm/s，激光光斑直径为1-6mm，搭接率为30-50％；激光处理的参数更优选为：激光功率为1-3kw，扫描速度为6-10mm/s，激光光斑直径为2-4mm，搭接率为50％；对同种微粒根据粒径大小进行调整，对不同种类的微粒视其熔点及其对激光的吸收率进行调整。
24.进一步地，所述的激光处理过程中，采用空气或氩气作为保护气对激光镜头实施保护，气体流量取6-10l/min，优选为6-8l/min。
25.本发明具有如下的有益效果：
26.1、通过在微弧氧化处理时添加粒径略大于膜层孔径且成分相同的第一微粒作为第二相，达到封孔的效果，从而提高复合微弧氧化膜的致密性。
27.2、依据复合微弧氧化膜成分、孔径大小及激光处理采用的铺粉送粉方式选择激光处理时第二微粒的种类和粒径，进一步对复合微弧氧化膜表面进行封孔。
28.3、激光处理参数兼顾复合微弧氧化膜成分、所添加微粒的熔点及其对激光的吸收率等特性进行针对性设计，不仅满足通常激光重熔处理中γ-al2o3向α-al2o3相变的条件(1000-1200℃)，在复合微弧氧化膜上预置第二微粒再一次的封孔还使激光针对性处理的效果明显优于激光重熔处理，而且避免了激光合金化及激光熔覆处理后新的界面化合物等脆性层及脆性相的形成。
29.4、在激光处理时优选与复合微弧氧化膜成分相同的第二微粒作为添加相，可消除膜层与添加相热膨胀系数不匹配而产生的应力缺陷。
30.5、碳纳米管、石墨烯等线性相的添加在一定程度上提高复合微弧氧化膜韧性，缓解处理后铝构件在服役过程中疲劳性能的下降程度，同时与六方氮化硼等固体润滑剂组合可以降低复合微弧氧化膜的摩擦系数。
31.6、本发明工艺简单，绿色环保，工艺可调可控，适合工业化生产。
具体实施方式
32.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部
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作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。
33.对比例1
34.本对比例提供一种铝材表面微弧氧化处理方法，以与实施例进行对比，其步骤如下：
35.步骤一，铝材前处理。选用尺寸为20
×
20
×
2的al-si铸铝合金，先用180#砂纸磨掉铝材试样表面的突起、毛刺，再依次用400#、600#、800#、1000#的砂纸打磨至表面洁净，然后将所制试样浸没在无水乙醇中，放置于超声波清洗器中清洗30min。
36.步骤二，微弧氧化处理。首先，配制溶液体系：10-20g/l的na5p3o
10
、0.2-0.8g/l的naoh、1.5-3.0g/l的na2wo3、1g/l的十二烷基硫酸钠；然后，选择操作参数：铝材为正极，工作液槽体为负极，采用恒流方式进行处理，正负向电流密度为6-12a/dm2，频率为400-1100hz，占空比为50-80％，处理时间为40-80分钟，处理时利用机械搅拌或超声波搅拌加强传质，同时采用循环冷却系统使槽液温度不高于40℃。最后，在40-60℃的水中漂洗干净后晾干备用。
37.取备用样品按照gb/t10125-2012进行中性盐雾试验，经过1200小时后可见腐蚀痕迹。按gb/t12444-2006和gb/t11378-2005测试处理后样品的摩擦学性能，摩擦副为φ6mmsus304球，加载力为520g，回转直径为3.84
×
10-3
m，转速120rpm，转动次数3600次，测得磨损体积为7.92
×
10-11-9.20
×
10-11
m3，摩擦系数均值区间为0.65-0.77。
38.对比例2
39.本实施例提供一种铝材表面复合微弧氧化处理方法，其步骤如下：
40.步骤一，前处理，包括铝材前处理和第一微粒的前处理。进行铝材前处理时，首先，选用尺寸为20
×
20
×
2的al-si铸铝合金，用180#砂纸磨掉铝材试样表面的突起、毛刺，再依次用400#、600#、800#、1000#的砂纸打磨至表面洁净，然后将所制试样浸没在无水乙醇中，放置于超声波清洗器中清洗30min。进行第一微粒的前处理时，鉴于膜层组成及火花放电时微粒将变小的特点，选取粒径为25-35μm(稍大于膜层孔洞)的α-al2o3微粒为第一微粒，用质量分数1％的naoh与第一微粒混合，加入250ml(相对于10g第一微粒的用量)的去离子水后搅拌10min，用分析滤纸或其它方式滤出第一微粒，放入烘箱，在120℃温度下烘干1h，得到前处理后的第一微粒。
41.步骤二，复合微弧氧化处理。首先，配制含第一微粒的溶液体系：10-20g/l的na5p3o
10
、0.2-0.8g/l的naoh、1.5-3.0g/l的na2wo3、1g/l的十二烷基硫酸钠、30g/l的α-al2o3。然后，选择操作参数：铝材为正极，工作液槽体为负极，采用恒流方式进行处理，正负向电流密度为6-10a/dm2，频率为400-800hz，占空比为50-80％，处理时间为40-80分钟，处理时利用机械搅拌或超声波搅拌加强传质，同时采用循环冷却系统使槽液温度不高于40℃。最后，在40-60℃的水中漂洗干净后晾干备用。
42.取备用样品按照gb/t10125-2012进行中性盐雾试验，经过1440小时后未见明显腐蚀痕迹。按gb/t12444-2006和gb/t11378-2005测试处理后样品的摩擦学性能，摩擦副为φ6mmsus304球，加载力为520g，回转直径为3.84
×
10-3
m，转速120rpm，转动次数3600次，测得磨损体积为2.06
×
10-11-2.85
×
10-11
m3，摩擦系数均值区间为0.82-0.86。
43.实施例1
44.本实施例提供一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法，其步骤如下：
45.步骤一，前处理，包括铝材、第一微粒和第二微粒的前处理。进行铝材前处理时，首先，选用尺寸为20
×
20
×
2的al-si铸铝合金，用180#砂纸磨掉铝材试样表面的突起、毛刺，再依次用400#、600#、800#、1000#的砂纸打磨至表面洁净，然后将所制试样浸没在无水乙醇中，放置于超声波清洗器中清洗30min。进行第一微粒和第二微粒的前处理时，首先选取粒径为25-35μm(稍大于膜层孔洞)与35-40μm的α-al2o3微粒分别作为复合微弧氧化处理的第一微粒和激光处理的第二微粒，均用质量分数1％的naoh与其混合，先称取微粒质量1％的naoh与第一微粒或第二微粒分别混合，加入250ml(相对于10g微粒的用量)的去离子水后搅拌10min，用分析滤纸或其它方式滤出第一微粒和第二微粒，放入烘箱，在120℃温度下烘干1h，便得到前处理后的第一微粒和第二微粒。
46.步骤二，复合微弧氧化处理。首先，对第一微粒进行分散处理，先取适量分散剂混入前处理后的第一微粒中，加入水后搅拌，滤出第一微粒，在80-160℃温度下烘干，将第一微粒收集备用；其次，配制含第一微粒的溶液体系：10-20g/l的na5p3o
10
、0.2-0.8g/l的naoh、1.5-3.0g/l的na2wo3、1g/l的十二烷基硫酸钠、30g/l的α-al2o3。然后，选择操作参数：铝材为正极，工作液槽体为负极，采用恒流方式进行处理，正负向电流密度为6-10a/dm2，频率为400-800hz，占空比为50-80％，处理时间为40-80分钟，处理时利用机械搅拌或超声波搅拌加强传质，同时采用循环冷却系统使槽液温度不高于40℃。最后，在40-60℃的水中漂洗干净后晾干备用。
47.步骤三，激光处理。首先，在步骤二所制得的铝材试样的复合微弧氧化膜表面进行微粒预置：采用粘结剂把第二微粒均匀涂覆在复合微弧氧化膜的表面上，粘结剂为水玻璃溶液，水玻璃与水的质量比为1:(1-3)，根据复合微弧氧化膜成分、孔洞大小和激光处理采用的铺粉送粉方式选择35-40μm的α-al2o3微粒为激光处理用微粒。然后，调节操作参数进行激光处理：激光功率为1-2kw，扫描速度为5-10mm/s，激光光斑直径为1-6mm，搭接率为30-50％，采用空气或氩气作为保护气对镜头实施保护，气体流量取6-8l/min。最后，对样品进行抛光或打磨加工。
48.取备用样品按照gb/t10125-2012进行中性盐雾试验，经过1680小时后未见明显腐蚀痕迹。按gb/t12444-2006和gb/t11378-2005测试处理后样品的摩擦学性能，摩擦副为φ6mmsus304球，加载力为520g，回转直径为3.84
×
10-3
m，转速120rpm，转动次数3600次，测得磨损体积为1.28
×
10-11-1.47
×
10-11
m3，摩擦系数均值区间为0.88-0.94。
49.实施例2
50.本实施例提供一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法，其步骤如下：
51.步骤一，前处理，包括铝材、第一微粒和第二微粒的前处理。进行铝材前处理时，首先，选用尺寸为20
×
20
×
2的al-si铸铝合金，用180#砂纸磨掉铝材试样表面的突起、毛刺，再依次用400#、600#、800#、1000#的砂纸打磨至表面洁净，然后将所制试样浸没在无水乙醇中，放置于超声波清洗器中清洗30min。进行第一微粒和第二微粒的前处理时，首先选取粒径为20-30μm(稍大于膜层孔洞)与25-35μm的六方氮化硼微粒分别作为复合微弧氧化处理的第一微粒和激光处理的第二微粒，均用质量分数1％的naoh与其混合，先称取微粒质量1％的naoh分别与第一微粒和第二微粒混合，加入250ml(相对10g微粒的用量)的去离子水后搅拌10min，用分析滤纸或其它方式滤出第一微粒和第二微粒，放入烘箱，在120℃温度下
烘干1h，便得到前处理后的第一微粒和第二微粒。
52.步骤二，复合微弧氧化处理。首先，对第一微粒进行分散处理，先取适量分散剂混入前处理后的第一微粒中，加入水后搅拌，滤出第一微粒，在80-160℃温度下烘干，将第一微粒收集备用；其次，配制含第一微粒的溶液体系：10-20g/l的na5p3o
10
、0.2-0.8g/l的naoh、1.5-3.0g/l的na2wo3、1g/l的十二烷基硫酸钠、30g/l的六方氮化硼。然后，选择操作参数：铝材为正极，工作液槽体为负极，采用恒流方式进行处理，正负向电流密度为10-12a/dm2，频率为900hz-1100hz，占空比为50％-80％，处理时间为40分钟-80分钟，处理时利用机械搅拌或超声波搅拌加强传质，同时采用循环冷却系统使槽液温度不高于40℃。最后，在40-60℃的水中漂洗干净后晾干备用。
53.步骤三，激光处理。首先，在步骤二所制得的铝材试样的复合微弧氧化膜表面进行微粒预置：采用粘结剂把第二微粒均匀涂覆在复合微弧氧化膜的表面上，粘结剂为水玻璃溶液，水玻璃与水的质量比为1:(1-3)，根据复合微弧氧化膜成分、孔洞大小和激光处理采用的铺粉送粉方式选择25-35μm的六方氮化硼微粒为激光处理用微粒。然后，调节操作参数进行激光处理：激光功率为5kw，扫描速度为12-16mm/s，激光光斑直径为1-6mm，搭接率为30-50％，采用空气或氩气作为保护气对镜头实施保护，气体流量取6-8l/min。最后，对样品进行抛光或打磨加工。
54.六方氮化硼的熔点高于α-al2o3，熔融时粒径变化相对小一些，所以所采用六方氮化硼的粒径稍小一些，且所使用其它操作参数也可做相应调整，如激光的功率便稍高一些。
55.取备用样品按照gb/t10125-2012进行中性盐雾试验，经过1440小时后未见明显腐蚀痕迹。按gb/t12444-2006和gb/t11378-2005测试处理后样品的摩擦学性能，摩擦副为φ6mmsus304球，加载力为520g，回转直径为3.84
×
10-3
m，转速120rpm，转动次数3600次，测得磨损体积为1.02
×
10-11-1.12
×
10-11
m3，摩擦系数均值区间为0.15-0.27。
56.实施例3
57.本实施例提供一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法，其步骤如下：
58.步骤一，前处理，包括铝材、第一微粒和第二微粒的前处理。进行铝材前处理时，首先，选用尺寸为20
×
20
×
2的al-si铸铝合金，用180#砂纸磨掉铝材试样表面的突起、毛刺，再依次用400#、600#、800#、1000#的砂纸打磨至表面洁净，然后将所制试样浸没在无水乙醇中，放置于超声波清洗器中清洗30min。进行第一微粒和第二微粒的前处理时，首先，选取粒径为25-35μm(稍大于膜层孔洞)α-al2o3微粒与3-5层石墨烯的混合物作为复合微弧氧化处理的第一微粒，选取35-40μm的α-al2o3微粒与3-5层石墨烯的混合物作为激光处理的第二微粒，均用质量分数1％的naoh与其混合，先称取微粒质量1％的naoh分别与第一微粒和第二微粒混合，加入250ml(相对10g微粒的用量)的去离子水后搅拌10min，用分析滤纸或其它方式滤出第一微粒和第二微粒，放入烘箱，在120℃温度下烘干1h，便得到前处理后的第一微粒和第二微粒。
59.步骤二，复合微弧氧化处理。首先，对第一微粒进行分散处理，先取适量分散剂混入前处理后的第一微粒中，加入水后搅拌，滤出第一微粒，在80-160℃温度下烘干，将第一微粒收集备用；其次，配制含第一微粒的溶液体系：10-20g/l的na5p3o
10
、0.2-0.8g/l的naoh、1.5-3.0g/l的na2wo3、1g/l的十二烷基硫酸钠、30g/l的α-al2o3、0.5g/l3-5层的石墨烯；然后，选择操作参数：铝材为正极，工作液槽体为负极，采用恒流方式进行处理，正负向
电流密度为6-10a/dm2，频率为400-800hz，占空比为50-80％，处理时间为40-80分钟，处理时利用机械搅拌或超声波搅拌加强传质，同时采用循环冷却系统使槽液温度不高于40℃。最后，在40-60℃的水中漂洗干净后晾干备用。
60.步骤三，激光处理。首先，在步骤二所制得的铝材试样的复合微弧氧化膜表面进行微粒预置：采用粘结剂把第二微粒均匀涂覆在复合微弧氧化膜的表面上，粘结剂为水玻璃溶液，水玻璃与水的质量比为1:(1-3)，根据复合微弧氧化膜成分、孔洞大小和激光处理采用的铺粉送粉方式选择35-40μm的α-al2o3微粒与3-5层的石墨烯混合物为激光处理用微粒；然后，调节操作参数进行激光处理：激光功率为1-2kw，扫描速度为5-10mm/s，激光光斑直径为1-6mm，搭接率为30-50％，采用空气或氩气作为保护气对镜头实施保护，气体流量取6-8l/min。最后，对样品进行抛光或打磨加工。
61.取备用样品按照gb/t10125-2012进行中性盐雾试验，经过1440小时后未见明显腐蚀痕迹。按gb/t12444-2006和gb/t11378-2005测试处理后样品的摩擦学性能，摩擦副为φ6mmsus304球，加载力为520g，回转直径为3.84
×
10-3
m，转速120rpm，转动次数3600次，测得磨损体积为1.11
×
10-11-1.22
×
10-11
m3，摩擦系数均值为0.46-0.61。
62.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法，其特征在于，包括：步骤一，前处理，包括铝材、第一微粒和第二微粒的前处理；步骤二，微弧氧化处理：对第一微粒进行分散处理，先取适量分散剂混入前处理后的第一微粒中，加入水后搅拌，滤出第一微粒，在80-160℃温度下烘干，将第一微粒收集备用；其次，配制含有第一微粒的溶液体系，然后，用含有第一微粒的溶液体系对试样表面进行微弧氧化处理，形成复合微弧氧化膜，所述的复合微弧氧化膜包括试样表面形成的微弧氧化膜和弥散于微弧氧化膜中的第一微粒，所述的第一微粒选用粒径略大于微弧氧化膜孔洞直径且与微弧氧化膜成分相同的微粒；最后，试样用水洗净后晾干或热风吹干，备用；步骤三，激光处理：首先，在步骤二所得试样的复合微弧氧化膜表面预置第二微粒，形成陶瓷粉膜，根据复合微弧氧化膜成分、孔洞大小及激光处理采用的送粉方式选择第二微粒的种类及粒径；然后，对陶瓷粉膜的表面进行激光处理，最后进行抛光或打磨加工。2.根据权利要求1所述的一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法，其特征在于，步骤一中，所述第一微粒和第二微粒为al2o3、zro2、tio2、碳纳米管、石墨、石墨烯、金刚石、锆英石、氮化硼、碳化硅、重晶石、长石粉中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法，其特征在于，步骤一中，铝材表面需要减摩时，所述第一微粒和第二微粒为单壁碳纳米管、3-5层的石墨烯、石墨、tio2、六方氮化硼中的一种或多种；铝材表面需要增摩时，所述第一微粒和第二微粒为α-al2o3、zro2、锆英石、立方氮化硼、碳化硅、重晶石、长石粉中的一种或多种；铝材表面无需摩擦力时，所述第一微粒和第二微粒为α-al2o3与单壁碳纳米管、3-5层的石墨烯中的一种或两种的混合物。4.根据权利要求2所述的一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法，其特征在于，步骤二中，所述第一微粒的粒径为50纳米至60微米；步骤三中，所述第二微粒的粒径为10纳米至300微米，采用铺粉方式时所述第二微粒的粒径为10纳米至60微米，采用同轴送粉方式时所述第二微粒的粒径为80微米至200微米。5.根据权利要求1所述的一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法，其特征在于，步骤二中，所述含有第一微粒的溶液体系为：10-20g/l的na5p3o
10
、0.2-0.8g/l的naoh、1.5-3.0g/l的na2wo3、1-3g/l的op-10和第一微粒，第一微粒为纳米粒径时的浓度取0.2-10g/l，第一微粒为微米粒径时的浓度取1-30g/l。6.根据权利要求1所述的一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法，其特征在于，步骤二中，所述含有第一微粒的溶液体系为：6-12g/l的nasio3.9h2o、1-5g/l的ch3coona、1-5g/l的na5p3o
10
和第一微粒，溶液的ph值为10-11，第一微粒为纳米粒径时的浓度取0.2-10g/l，第一微粒为微米粒径时的浓度取1-30g/l。7.根据权利要求1所述的一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法，其特征在于，步骤二中，所述微弧氧化处理的参数为：铝材为正极，工作液槽体为负极，采用恒流方式进行处理，正负向电流密度为6-12a/dm2，频率为400-1100hz，占空比为50-80％，处理时间为40-80分钟，处理时利用机械搅拌或超声波搅拌加强传质，同时采用循环冷却系统使槽液温度不高于40℃。8.根据权利要求1所述的一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法，其特征在于，步骤三中，采用粘结剂把第二微粒均匀地预置于复合微弧氧化膜的表面；所述的粘结剂为水玻璃
溶液，水玻璃与水的质量比为1:(1-3)。9.根据权利要求1所述的一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法，其特征在于，步骤三中，所述激光处理的参数为：激光功率为1-5kw，扫描速度为5-16mm/s，激光光斑直径为1-6mm，搭接率为30-50％；同种微粒根据粒径大小对参数进行调整，不同种类的微粒视其熔点及其对激光的吸收率对参数进行调整。10.根据权利要求9所述的一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法，其特征在于，所述的激光处理过程中，采用空气或氩气作为保护气对激光镜头实施保护，气体流量取6-10l/min。

技术总结
本发明公开了一种提高铝材表面抗磨蚀性能的方法。本发明采用的技术方案包括：配制含有第一微粒的溶液体系，用含有第一微粒的溶液体系对试样表面进行微弧氧化处理，形成复合微弧氧化膜，所述的复合微弧氧化膜包括试样表面形成的微弧氧化膜和弥散于微弧氧化膜中的第一微粒，所述的第一微粒选用粒径略大于微弧氧化膜孔洞直径且与微弧氧化膜成分相同的微粒；激光处理：在所得试样的复合微弧氧化膜表面预置第二微粒，形成陶瓷粉膜，对陶瓷粉膜的表面进行激光处理。本发明利用有针对性的激光处理技术改进微弧氧化膜，大幅减少微弧氧化膜的孔洞和裂纹，从而明显提高了铝材表面的抗磨蚀性能。能。


技术研发人员：周海飞 李凤瑞 周正强 陆伟 冒新国 缪姚军 迟一鸣 王帅星 张新房 周琼 周宇通 谢惠芬 汤瀚博 李延伟 温小涵
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司
技术研发日：2023.02.15
技术公布日：2023/7/11