[00697570]表面具有TiAlAl<,2>O<,3>微弧氧化陶瓷膜的铝合金同步环及其制备方法

课题来源与背景：国内外使用的汽车同步器同步环广泛选用多组元复杂黄铜，该类黄铜材料成形困难，必须采用特殊的方法进行加工生产，生产效率低，成本高，质量难于控制。而铝合金具有重量轻、比强度高、塑性好和价格低的优势，因而被广泛应用于航空、航天和汽车等民用工业中。但其不足之处是硬度低、耐磨性能差。铝合金的自然氧化膜通常只有0.05～0.15μm，而且该膜层疏松多孔，塑性剪切抗力和加工硬化性能较低，所以，在高速和高接触应力环境下，未经强化处理的铝合金表面不具备良好的耐摩擦耐磨损性能。适合于铝合金轻负荷磨损防护的表面强化处理技术有化学转化膜处理、金属涂层处理、离子注入、激光处理等。上述方法都存在技术和应用缺陷，在阳极氧化的基础上发展起来的微弧氧化技术，可在铝、镁、钛等金属及其合金表面原位生长一层致密的陶瓷膜。陶瓷膜与基体结合牢固，结构致密，韧性高，具有良好的耐磨损、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘等特性。微弧氧化技术具有处理效率高、操作简单和易于实现膜层功能调节的特点，而且工艺不复杂，不造成环境污染，是一项很有前途的轻金属表面处理新技术。技术成果来源于课题组长期的研究过程，经过大量的材料形态和性能检测后，申请了发明专利“表面具有TiAlAl<,2>O<,3>微弧氧化陶瓷膜的铝合金同步环及其制备方法”。技术原理及性能指标：该技术成果为在铝合金同步环表面获得复合材料陶瓷膜层的方法，采用等离子微弧氧化技术，在不锈钢槽的电解液中，添加纳米粉，以铝合金工件作为阳极，以不锈钢槽作为阴极，采用正负双极性脉冲电源提供电能，控制正向电压、负电压、电流密度和处理时间，在铝合金同步环表面获得复合材料陶瓷膜层。铝合金同步环经微弧氧化处理后的铝合金表面，TiAlAl<,2>O<,3>涂层结构致密紧实，与基体的结合强度最高可达350MPa，显微硬度可在很宽范围内调整，一般可达800～3000HV，根据需要能够制成30μm～300μm厚的陶瓷膜层，极大地提高铝合金的耐磨损、耐腐蚀和绝缘性能。技术的创造性与先进性：首次制备了表面具有TiAlAl<,2>O<,3>微弧氧化陶瓷膜的铝合金同步环，陶瓷膜层中TiO<,2>晶体弥散强化陶瓷结构，与α-Al<,2>O<,3>一起组成致密结构，耐磨损性能提高2倍以上，同步环挂挡寿命提高1倍以上。技术的成熟程度，适用范围和安全性：该技术成果工艺方法可靠，制备出的陶瓷膜层性能稳定，陶瓷膜层与基体结合强度高，陶瓷膜层的耐磨蚀、耐高温氧化、耐磨损、绝缘性能好，适用于机械、汽车、电子、航空、航天等行业领域中铝基零部件材料的表面强化处理。该成果采用等离子微弧氧化技术，生产设备简单，生产效率高，成本低，对环境无污染。应用情况及存在的问题：技术成果已在汽车零部件耐磨性能增强方面进行了应用环境测试，各项指标达到应用级别要求。存在问题：尚需进一步拓宽成果转化渠道。历年获奖情况：该技术成果尚未申报各种奖项，历年没有获奖。