本發明涉及材料表面處理,特別涉及一種鋁合金表面耐氟腐蝕微弧氧化涂層的制備方法。
背景技術:
1、鋁合金由于其具有高強度和重量比、良好的耐磨耐蝕性和優良的可加工性,使其在半導體設備領域有著較高需求。在半導體制造過程中常使用強腐蝕性的含氟化合物,極大的影響鋁合金的使用壽命。微弧氧化(mao)技術可以在金屬表面原位形成一層性能優異的微弧氧化涂層(陶瓷保護氧化膜),是改善鋁合金耐蝕性的有效手段之一。但由于微弧氧化技術本身的放電不穩定,使得微弧氧化涂層中不可避免的形成微孔、微裂紋缺陷,加上氟具有強電負性,涂層被腐蝕后易形成脆化的離子晶體氟化物,所以導致在氟環境下,微弧氧化涂層的耐腐蝕性和耐磨損性較差。
技術實現思路
1、基于此,本發明的目的是提供一種鋁合金表面耐氟腐蝕微弧氧化涂層的制備方法,以提高微弧氧化涂層的耐腐蝕性和耐磨損性。
2、一種鋁合金表面耐氟腐蝕微弧氧化涂層的制備方法,包括以下步驟:
3、步驟s10,將拋光干燥后的鋁合金基體連接一次微弧氧化電源正極后,置于一次電解液中進行第一次微弧氧化,以在鋁合金基體的表面形成鈍化膜,其中,所述一次電解液包括六偏磷酸鈉、硅酸鈉和去離子水;
4、步驟s11,采用去離子水對含有鈍化膜的鋁合金基體進行沖洗后,置于室溫下干燥;
5、步驟s12,將干燥后含有鈍化膜的鋁合金基體連接二次微弧氧化電源正極后,置于二次電解液中進行第二次微弧氧化,以在鈍化膜的表面形成耐氟腐蝕微弧氧化涂層,其中,所述二次電解液包括六偏磷酸鈉、硅酸鈉、硝酸釔和去離子水。
6、進一步地,在步驟s10中,所述六偏磷酸鈉的濃度為20–40g/l,所述硅酸鈉的濃度為2-8g/l。
7、進一步地,在步驟s10中,第一次微弧氧化采用恒流模式,頻率為400-800hz,正負占空比為10-30%,電流密度為0.1-2a/dm2。
8、進一步地,在步驟s10中,第一次微弧氧化時間為1-4min,鈍化膜的厚度為0.1-2μm。
9、進一步地,在步驟s11中,沖洗時間為1-5min。
10、進一步地,在步驟s12中,所述六偏磷酸鈉的濃度為25–40g/l,所述硅酸鈉的濃度為2-10g/l,所述硝酸釔的濃度為1-5mol%/l。
11、進一步地,在步驟s12中,第二次微弧氧化采用恒流模式,頻率為400-800hz,正負占空比為10-30%,電流密度為0.1-2a/dm2。
12、進一步地,在步驟s12中,第二次微弧氧化時間為6-10min,耐氟腐蝕微弧氧化涂層的厚度為5-25μm。
13、進一步地,微弧氧化過程中,所述一次電解液和所述二次電解液的溫度保持在20-50℃。
14、進一步地,在步驟s10中,拋光方法包括:
15、在水冷卻環境下,依次采用800、1200、2000、3000目的sic砂紙,對鋁合金基體的表面進行拋光;
16、采用涂覆有拋光膏的絨布對鋁合金基體的表面進行二次拋光。
17、相較現有技術,本發明采用兩步微弧氧化法,第一步微弧氧化在鋁合金表面形成一層鈍化膜,通過鈍化膜避免高電導率摻雜y3+電解液中無法起弧導致微弧氧化失敗;第二步微弧氧化通過在電解液中摻雜y3+,以影響涂層的等離子體放電的效率,減小涂層氧空位的形成,從而形成更穩定的電子和離子傳輸放電通道,提高mao涂層表面致密度,減小缺陷裂紋。同時,釔摻雜改變mao氧化鋁形成al4y2o9結構,相比氧化鋁結構,腐蝕產物中y-f鍵比al-f鍵更強且al4y2o9/na1.5y2.5f9具有更高的失配程度及界面穩定性,可以減緩離子晶體的脆化及抑制裂紋擴展,從而提高mao涂層在氟環境下的抗腐蝕性,且具有良好的耐磨損性能。
1.一種鋁合金表面耐氟腐蝕微弧氧化涂層的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
2.根據權利要求1所述的鋁合金表面耐氟腐蝕微弧氧化涂層的制備方法,其特征在于,在步驟s10中,所述六偏磷酸鈉的濃度為20–40g/l,所述硅酸鈉的濃度為2-8g/l。
3.根據權利要求1所述的鋁合金表面耐氟腐蝕微弧氧化涂層的制備方法,其特征在于,在步驟s10中,第一次微弧氧化采用恒流模式,頻率為400-800hz,正負占空比為10-30%,電流密度為0.1-2a/dm2。
4.根據權利要求3所述的鋁合金表面耐氟腐蝕微弧氧化涂層的制備方法,其特征在于,在步驟s10中,第一次微弧氧化時間為1-4min,鈍化膜的厚度為0.1-2μm。
5.根據權利要求1所述的鋁合金表面耐氟腐蝕微弧氧化涂層的制備方法,其特征在于,在步驟s11中,沖洗時間為1-5min。
6.根據權利要求1所述的鋁合金表面耐氟腐蝕微弧氧化涂層的制備方法,其特征在于,在步驟s12中,所述六偏磷酸鈉的濃度為25-40g/l,所述硅酸鈉的濃度為2-10g/l,所述硝酸釔的濃度為1-5mol%/l。
7.根據權利要求6所述的鋁合金表面耐氟腐蝕微弧氧化涂層的制備方法,其特征在于,在步驟s12中,第二次微弧氧化采用恒流模式,頻率為400-800hz,正負占空比為10-30%,電流密度為0.1-2a/dm2。
8.根據權利要求7所述的鋁合金表面耐氟腐蝕微弧氧化涂層的制備方法,其特征在于,在步驟s12中,第二次微弧氧化時間為6-10min,耐氟腐蝕微弧氧化涂層的厚度為5-25μm。
9.根據權利要求1至8任意一項所述的鋁合金表面耐氟腐蝕微弧氧化涂層的制備方法,其特征在于,微弧氧化過程中,所述一次電解液和所述二次電解液的溫度保持在20-50℃。
10.根據權利要求1至8任意一項所述的鋁合金表面耐氟腐蝕微弧氧化涂層的制備方法,其特征在于,在步驟s10中,拋光方法包括: