本發(fā)明涉及金屬表面處理防護(hù)工程技術(shù)領(lǐng)域，用于3D打印成形AlSi10Mg鋁合金材料的硬質(zhì)陽極化工藝方法。在槽液配方進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)法提高膜層厚度、硬度、耐磨性能指標(biāo)，使零件在滿足硬質(zhì)陽極化工藝要求，克服常規(guī)硬質(zhì)陽極化在含硅、鎂量高的鋁合金制件在處理過程中顯著影響導(dǎo)電性，發(fā)生局部電流密度過大的情況，導(dǎo)致成膜過程中電化學(xué)溶解加劇的問題。選用硫酸+功能性有機(jī)酸工藝進(jìn)行硬質(zhì)陽極化工藝，形成的陽極化膜層厚度可達(dá)30μm以上，膜層硬度達(dá)到340HV且采用優(yōu)化過的硬質(zhì)陽極化工藝進(jìn)行3D打印AlSi10Mg鋁合金制件加工，工藝穩(wěn)定性好，成膜效率高，實(shí)際膜層厚度在30μm以上，膜層硬度達(dá)到340HV，完全滿足了傳統(tǒng)硬質(zhì)陽極化性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬表面處理防護(hù)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體來說是一種用于3D打印成形AlSi10Mg鋁合金材料的硬質(zhì)陽極化工藝方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的硬質(zhì)陽極化工藝方法，由于槽液成份簡單，工藝穩(wěn)定成熟，在表面上獲得的一層具有良好的耐磨性、電絕緣性、耐腐蝕性和耐熱性的氧化膜。對鋁合金材料的疲勞性能影響小。膜層耐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)而廣泛用于航天、航空及海軍零件上。

本發(fā)明涉及的金屬結(jié)構(gòu)是3D打印(激光選區(qū)熔化成形)AlSi10Mg鋁合金制件，由于激光選區(qū)熔化成形(SLM)是一個(gè)快速熔化快速凝固的過程，激光的光斑直徑非常小(0.1mm)，成形過程中產(chǎn)生較小的熔池且熔池冷卻速率快，這使得材料在SLM成形過程中得到超細(xì)共晶組織。其中α-Al基體相尺寸達(dá)到微米級，顆粒狀的Si達(dá)到納米級，與普通的變形鋁合金、鑄造鋁合金的組織結(jié)構(gòu)有極大的差異，因此，在陽極化成膜過程中的電化學(xué)行為具有一定的特殊性。傳統(tǒng)的硬質(zhì)陽極化工藝方法需要進(jìn)行改進(jìn)。

本工藝立足于解決3D打印(激光選區(qū)熔化成形)AlSi10Mg鋁合金制件硬質(zhì)陽極化工藝方法，在槽液配方進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)法提高膜層厚度、硬度、耐磨性能指標(biāo)，使零件在滿足硬質(zhì)陽極化工藝要求，克服常規(guī)硬質(zhì)陽極化在含硅、鎂量高的鋁合金制件在處理過程中顯著影響導(dǎo)電性，發(fā)生局部電流密度過大的情況，導(dǎo)致成膜過程中電化學(xué)溶解加劇的問題。使其能夠順利用于航天、航空及海軍等軍用產(chǎn)品零件上。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的重點(diǎn)是改進(jìn)傳統(tǒng)的硬質(zhì)陽極化工藝方法使其適用于3D打印(激光選區(qū)熔化成形)AlSi10Mg鋁合金制件，選用硫酸溶液為基礎(chǔ)溶液，添加適當(dāng)?shù)奶砑觿纳撇垡撼煞郑捎玫蜏毓に嚕纳萍庸ば阅埽沟糜谐?xì)共晶組織的3D打印AlSi10Mg鋁合金制件更加容易形成陽極化膜層。

該工藝特點(diǎn)是膜層耐磨性、厚度均滿足要求，可以進(jìn)行后續(xù)機(jī)加工藝，適合于有耐耐磨性和尺寸精度要求求高的零件。

技術(shù)方案

用于3D打印成形AlSi10Mg鋁合金材料的硬質(zhì)陽極化工藝方法，包括以下步驟：

(1)弱堿水基溶劑除油；

在槽子里加1/3體積的去離子水，按順序分別加入21g/L的Na₃PO₄、2.5g/L的C₆H₁₅O₃N、3.1g/L的Na₂B₄O₇10H₂O全部溶解完成后加去離子水至液面高度，加溫至55℃。

(2)水洗；

(3)酸脫氧；水洗

(4)3D打印(激光選區(qū)熔化成形)AlSi10Mg鋁合金硬質(zhì)陽極化工藝方法①：

在槽子里加1/3體積的去離子水，緩慢的向槽子中加的H₂SO₄，加去離子水至2/3體積，打開壓縮空氣攪拌。用90～100℃的去離子水溶解功能性有機(jī)酸，提高槽液加工時(shí)的溫度，把溶解后的功能性有機(jī)酸溶液加入槽液中，出現(xiàn)褐色的表面。加入去離子水至槽液液面，壓縮空氣攪拌。槽液攪拌溫度為-2～2℃。