表面具有TiAl/Al₂O₃微弧氧化陶瓷膜的鋁合金同步環及其制備方法

專利名稱：表面具有TiAl/Al₂O₃微弧氧化陶瓷膜的鋁合金同步環及其制備方法
技術領域：
本發明涉及汽車同步器的鋁合金同步環，具體是一種表面含有TiAl/Al203微弧氧化復合 陶瓷膜的鋁合金同步環及其制備方法。
背景技術：
汽車同步器同步環常選用能保證其具有高強度和硬度、良好耐磨性能的黃銅合金制造， 如錳黃銅、鋁黃銅和錫黃銅等，但這些材料重量大，價格高，加工成型困難，必須采用特殊 的方法進行加工生產，生產效率低，成本高，質量難于控制。為了克服黃銅合金的這些不足， 鋁合金逐漸成為汽車同步器同步環的材料之一 ，鋁合金同步環具有重量輕，價格低的優勢， 其不足之處是硬度低、耐磨性能較差，限制了其在同步環錐面上作為摩擦副直接應用，需對 其進行表面改性處理。目前在鋁合金表面的陶瓷化處理，主要采用硬質陽極氧化、離子電鍍、 氣相沉積涂層等技術，但這些方法工藝較復雜，在面對高速和高接觸應力的工作條件下，陶 瓷膜層的耐磨性仍顯不足，硬度和耐熱沖擊性能也不夠理想，并且有些工藝還對環境造成污 染。

發明內容
本發明的目的是為了克服現有鋁合金同步環表面耐磨性較差的不足，而提供一種表面具 有一層TiAl/Al203微弧氧化復合陶瓷膜的鋁合金同步環及其制備方法，這種同步環耐磨、抗 沖力強。
一種表面具有TiAl/Al203微弧氧化陶瓷膜的鋁合金同步環，其特征是在鋁合金同歩環 的表面，用微弧氧化法覆蓋一層TiAl/Al203陶瓷膜。
表面具有TiAl/Al203微弧氧化陶瓷膜的鋁合金同歩環的制備方法，包括如下歩驟-
(1) 在不銹鋼槽內注入按特定組分、濃度兌好的堿性電解液，攪勻；
(2) 對鋁合金同步環表面打磨后做除油處理，清洗、吹千；
(3) 對非工作面的中間環體表面涂裝絕緣漆；
(4) 再懸掛入電解液中，以工件作陽極，不銹鋼槽作陰極，用雙極性脈沖電源提供電能， 調控工藝參數，對工件做微弧氧化處理，即可制得錐齒表面層含有TiAl/Al203復合陶瓷膜的 鋁合金同步環。
所述的堿性電解液按重量與總體積比Na2SiO35~10g/L， NaOHl~4g/L， Na2WO30.5~5g/L， TiO24 20g/L。堿性電解液的PH值范圍8 12。處理時間為20 120min。
根據同步環表面性能的不同要求，可有針對性地調控工藝參數電參數的應用范圍正
向電壓為200 700V;負向電壓為100-400V;電流密度為l~60A/dm2。
本發明的有益效果是制備本發明所用的生產設備簡單、易操作，工件的處理效率高，
成本低，無污染，而且大幅度節省電能。經微弧氧化處理得到的鋁合金同步環，表面的
TiAl/Al203復合陶瓷膜厚度超過150um，表面層硬度超過2000HV，同步環錐面耐沖擊性能顯 著提高，耐磨性能優良。


圖1為本發明鋁合金同步環的結構示意圖2為圖1的縱剖示意圖3為TiAl/Al203陶瓷膜的結構縱剖示意圖。
圖中l.鋁合金同步環基體2.TiAl/Al203陶瓷膜2-l.TiAl/Al203陶瓷膜致密層 2-2. TiAl/Al203陶瓷膜疏松層
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的闡述，但不是對本發明的限定。 實施例1
參照圖1、 2、 3，本發明鋁合金同步環由鋁合金同步環基體1和設置在鋁合金同步環基 體1上的TiAl/Al203陶瓷膜2組成，TiAl/Al203陶瓷膜2由TiAl/Al203陶瓷膜致密層2-1和 TiAl/Al203陶瓷膜疏松層2-2組成，TiAl/AI203陶瓷膜致密層2-1在TiAl/Al203陶瓷膜疏松層 2-2之上。本發明的制備工藝是鋁合金同步環由鑄造制成，經機加工達到相應尺寸要求，打 磨表面，做除油處理，對非工作面涂裝絕緣漆，進行微弧氧化處理。堿性電解液為Na2Si03 體系溶液，按重量與總體積比，取Na2SiCb6g/L， NaOH 1.5g/L， Na2W032g/L， Ti02 6g/L配 置好處理用的電解液，控制電解液PH值范圍在8-12之間。同步環接陽極，不銹鋼槽接陰極， 通過雙極性脈沖電源對同步環施加電壓，電壓控制在600V-700V之間，處理時間為45min， 從而在鋁合金同步環表面原位形成一層含有TiAl/Al203的復合陶瓷膜。
實施例2
鋁合金同步環基體由鑄造制成，經機加工達到相應尺寸要求，打磨表面，做除油處理， 對非工作面涂裝絕緣漆，進行微弧氧化處理。堿性電解液為Na2Si03體系溶液，按重量與總 體積比，取Na2Si03 8g/L， NaOH2g/L， Na2W033g/L， Ti028g/L配置好處理用的電解液，控 制電解液PH值范圍在8-12之間。同步環接陽極，不銹鋼槽接陰極，通過雙極性脈沖電源對 同步環施加電壓，電壓控制在600V-700V之間，處理時間為45min，從而在鋁合金同步環表 面原位形成一層含有TiAl/Al203的復合陶瓷膜，其余同實施例1 。
實施例3
鋁合金同步環基體由鑄造制成，經機加工達到相應尺寸要求，打磨表面，做除油處理， 對非工作面涂裝絕緣漆，進行微弧氧化處理。堿性電解液為Na2Si03體系溶液，按重量與總 體積比，取Na2SiO3l0g/L， NaOH3g/L， Na2W034g/L， Ti0216g/L配置好處理用的電解液， 控制電解液PH值范圍在8-12之間。同步環接陽極，不銹鋼槽接陰極，通過雙極性脈沖電源 對同步環施加電壓，電壓控制在600V-700V之間，處理時間為45min，從而在鋁合金同步環 表面原位形成一層含有TiAl/Al203的復合陶瓷膜，其余同實施例1。
權利要求
1、一種表面具有TiAl/Al2O3微弧氧化陶瓷膜的鋁合金同步環，包括鋁合金同步環基體(1)，其特征是鋁合金同步環基體(1)經微弧氧化處理在其表面覆合一層TiAl/Al2O3陶瓷膜(2)。
2、 一種表面具有TiAl/Al203微弧氧化陶瓷膜的鋁合金同步環，其特征是制備方法包括如下步驟(1) 在不銹鋼槽內注入按特定組分、濃度兌好的堿電解液，攪勻；(2) 對鋁合金同步環表面打磨后做除油處理，清洗、吹干；(3) 對非工作面的中間環體表面涂裝絕緣漆；(4) 將經步驟(3)處理的環體懸掛入電解液中，以工件作陽極，不銹鋼槽作陰極，用 雙極性脈沖電源提供電能，調控工藝參數，對工件做微弧氧化處理，即可制得錐齒表面層含 有TiAl/Al203復合陶瓷膜的鋁合金同步環。
3、 根據權利要求2所述的制備方法，其特征是步驟(1)的堿性電解液各成分重量與 總體積比為Na2SiO35~10g/L， NaOHl~4g/L， Na2WO30.5~5g/L， TiO24~20g/L。
4、 根據權利要求2所述的制備方法，其特征是所述的堿性電解液的PH值為8-12。
5、 根據權利要求2所述的制備方法，其特征是所述的電參數正向電壓為200-700V， 負向電壓為100-400V，電流密度為1-60A/dm2。
6、 根據權利要求2所述的制備方法，其特征是微弧氧化時間為20-120min。
全文摘要
本發明提供了一種表面具有TiAl/Al₂O₃微弧氧化陶瓷膜的鋁合金同步環及其制備方法，制備方法包括如下步驟在不銹鋼槽內注入按特定組分、濃度兌好的堿電解液，攪勻；對鋁合金同步環表面打磨后做除油處理，清洗、吹干；對非工作面的中間環體表面涂裝絕緣漆；再懸掛入電解液中，以工件作陽極，不銹鋼槽作陰極，用雙極性脈沖電源提供電能，即可制得含有TiAl/Al₂O₃復合陶瓷膜。本發明的有益效果是制備本發明所用的生產設備簡單、易操作，工件的處理效率高，成本低，無污染，而且大幅度節省電能，同步環耐沖擊性能顯著提高，耐磨性能優良。
文檔編號C25D11/06GK101381884SQ20081007382
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月29日 優先權日2008年9月29日
發明者徐晉勇, 蘇偉翔, 原 高, 成 高 申請人:桂林電子科技大學