本發(fā)明涉及鋁合金表面處理，具體涉及一種鋁合金材料的表面處理方法及納米自修復(fù)鋁合金材料。

背景技術(shù)：

1、開發(fā)大規(guī)模清潔能源，以滿足大規(guī)模發(fā)電需求，是解決環(huán)境能源危機(jī)的一個(gè)重要手段。光熱發(fā)電是一種能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化的發(fā)電模式之一，其中，定日鏡的反射率與其集熱效率成正比，是實(shí)現(xiàn)光熱發(fā)電的重要元件。

2、傳統(tǒng)玻璃鍍銀的定日鏡的重量大、成本高且在運(yùn)輸和安裝過程中存在安全隱患，反射率也受限。為了降低光熱發(fā)電定日鏡的成本，可采用鋁鏡鍍銀代替?zhèn)鹘y(tǒng)玻璃鍍銀定日鏡。鋁鏡具有重量小、成本低、反射性能優(yōu)異的優(yōu)勢(shì)。然而，由于鋁合金表面存在著氧化膜和粗糙度，導(dǎo)致鋁合金的表面拋光一直是一個(gè)難題。傳統(tǒng)的機(jī)械拋光方法是通過切削和表面塑性變形去除凸起部分實(shí)現(xiàn)表面拋光的，這種方法，往往效率低，成本高，且需要較長(zhǎng)的時(shí)間和較高的技能水平，且對(duì)拋光工具和設(shè)備的磨損較大；而且在拋光過程中容易損傷材料表面，例如產(chǎn)生劃痕，造成材料表面粗糙度不均勻的問題。而粗糙的鋁基底不利于后續(xù)鍍銀，會(huì)降低定日鏡的反射率，從而降低集熱效率。因此，研發(fā)一種高效的鋁合金拋光和自修復(fù)工藝具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決傳統(tǒng)的機(jī)械拋光方法在拋光過程中容易損傷材料表面，造成材料表面粗糙度不均勻的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種鋁合金材料的表面處理方法及納米自修復(fù)鋁合金材料。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。

3、本發(fā)明第一方面提供一種鋁合金材料的表面處理方法，包括以下步驟：

4、對(duì)待拋光的鋁合金材料浸沒于電解拋光液中，然后在60～90℃進(jìn)行電解質(zhì)等離子拋光，電解質(zhì)等離子拋光的電壓為240v～320v，得到拋光后的鋁合金材料；

5、將聚丙烯酸納米自修復(fù)材料涂覆于拋光后的鋁合金材料表面，經(jīng)涂層固化，得到納米自修復(fù)鋁合金材料；聚丙烯酸在聚丙烯酸納米自修復(fù)材料中的質(zhì)量百分含量為10wt％～50wt％。

6、本發(fā)明通過采用pep拋光與paa納米自修復(fù)技術(shù)相結(jié)合，對(duì)鋁合金表面形貌進(jìn)行精確調(diào)控，分別針對(duì)鋁合金表面微觀凸起和凹陷部分進(jìn)行拋光去除和修復(fù)；pep工藝減少了拋光過程中機(jī)械應(yīng)力和劃痕的產(chǎn)生，提高了拋光質(zhì)量和效率；paa納米自修復(fù)技術(shù)不僅可以對(duì)鋁合金的亞表面缺陷進(jìn)行修復(fù)，還能一定程度上提高鋁合金表面的硬度，使其更加耐磨和耐刮擦并防止其進(jìn)一步被腐蝕和氧化，解決了傳統(tǒng)的機(jī)械拋光方法在拋光過程中容易損傷材料表面，造成材料表面粗糙度不均勻的問題。

7、優(yōu)選地，所述電解拋光液是將電解質(zhì)溶解在水中得到；

8、電解質(zhì)是由氯化鉀、氯化銨、有機(jī)酸混合得到；

9、氯化鉀在所述電解拋光液中的濃度為10wt％；氯化銨在所述電解拋光液中的濃度為40wt％；有機(jī)酸在所述電解拋光液中的濃度為1～5wt％；所述有機(jī)酸為檸檬酸或草酸。電解拋光液的電解質(zhì)可以根據(jù)實(shí)際需要選擇，例如，電解拋光液的電解質(zhì)還可以使用氯化鐵、三乙醇胺、edta、硫酸鐵、硫酸銨等作為電解質(zhì)的配方成分。

10、優(yōu)選地，聚丙烯酸納米自修復(fù)材料是由聚丙烯酸與水混合得到。

11、優(yōu)選地，聚丙烯酸的分子量為2000da～5000da。聚丙烯酸為納米水性小分子量聚丙烯酸。

12、優(yōu)選地，電解質(zhì)等離子拋光的溫度為90℃±2℃。拋光的溫度在60～90℃，優(yōu)選為90℃±2℃，以確保電解拋光液溫度均勻且穩(wěn)定。

13、優(yōu)選地，電解質(zhì)等離子拋光的電壓為240v～280v。

14、優(yōu)選地，電解質(zhì)等離子拋光的時(shí)間為1min～9min。

15、優(yōu)選地，對(duì)待拋光的鋁合金材料浸沒于電解拋光液中，然后在60～90℃進(jìn)行電解質(zhì)等離子拋光，具體是：

16、將待拋光的鋁合金材料連接電源陽極，導(dǎo)電材料連接電源陰極，將待拋光的鋁合金材料和導(dǎo)電材料浸入60～90℃的電解拋光液中，然后在200v～400v電壓下，進(jìn)行電解質(zhì)等離子拋光，得到拋光后的鋁合金材料；所述導(dǎo)電材料為鈦。例如，純鈦片或純鈦棒等。

17、優(yōu)選地，涂層固化，具體是將涂覆有聚丙烯酸納米自修復(fù)材料的鋁合金材料進(jìn)行烘干，烘干溫度為100℃～180℃，烘干時(shí)間為10min～20min，以確保聚丙烯酸納米自修復(fù)材料的涂層在鋁合金材料的表面均勻固化，形成致密的保護(hù)膜。優(yōu)選地，烘干的方式為分段烘干，具體為：先在180℃烘干10min，之后在100℃烘干5min。

18、本發(fā)明第二方面提供一種第一方面所述的表面處理方法制備得到的納米自修復(fù)鋁合金材料。

19、優(yōu)選地，所述納米自修復(fù)鋁合金材料的表面算術(shù)平均粗糙度為0.1～0.2μm；表面波峰波谷平均高度差為2～4μm。

20、本發(fā)明的有益效果：

21、1、本發(fā)明通過電解質(zhì)等離子拋光和聚丙烯酸納米自修復(fù)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁合金表面的高效拋光與長(zhǎng)期自修復(fù)保護(hù)，從而獲得極其光滑且耐用的鋁合金表面形貌，解決了傳統(tǒng)的機(jī)械拋光方法在拋光過程中容易損傷材料表面，造成材料表面粗糙度不均勻的問題。

22、2、本發(fā)明的方法處理后的鋁合金表面算術(shù)平均粗糙度最小可達(dá)0.1μm，表面波峰波谷平均高度差最小可達(dá)2μm。

23、3、本發(fā)明的方法提高了鋁合金表面的加工質(zhì)量和防護(hù)性能，降低了生產(chǎn)成本和維護(hù)成本，具有良好的應(yīng)用前景和市場(chǎng)價(jià)值，推動(dòng)了鋁合金表面處理技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。

技術(shù)特征：

1.一種鋁合金材料的表面處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金材料的表面處理方法，其特征在于，所述電解拋光液是將電解質(zhì)溶解在水中得到；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金材料的表面處理方法，其特征在于，聚丙烯酸納米自修復(fù)材料是由聚丙烯酸與水混合得到。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁合金材料的表面處理方法，其特征在于，聚丙烯酸的分子量為2000da～5000da。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金材料的表面處理方法，其特征在于，電解質(zhì)等離子拋光的溫度為90℃±2℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金材料的表面處理方法，其特征在于，電解質(zhì)等離子拋光的電壓為240v～280v。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金材料的表面處理方法，其特征在于，電解質(zhì)等離子拋光的時(shí)間為1min～9min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金材料的表面處理方法，其特征在于，電解質(zhì)等離子拋光的方法具體是：

9.一種權(quán)利要求1～8中任意一項(xiàng)所述的表面處理方法制備得到的納米自修復(fù)鋁合金材料。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的納米自修復(fù)鋁合金材料，其特征在于，所述納米自修復(fù)鋁合金材料的表面算術(shù)平均粗糙度為0.1～0.2μm；表面波峰波谷平均高度差為2～4μm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及鋁合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金材料的表面處理方法及納米自修復(fù)鋁合金材料。鋁合金材料的表面處理方法，包括以下步驟：對(duì)待拋光的鋁合金材料浸沒于電解拋光液中，然后在60～90℃進(jìn)行電解質(zhì)等離子拋光，電解質(zhì)等離子拋光的電壓為240V～320V，得到拋光后的鋁合金材料；將聚丙烯酸納米自修復(fù)材料涂覆于拋光后的鋁合金材料表面，經(jīng)涂層固化，得到納米自修復(fù)鋁合金材料；聚丙烯酸在聚丙烯酸納米自修復(fù)材料中的質(zhì)量百分含量為10wt％～50wt％。本發(fā)明的方法解決了傳統(tǒng)的機(jī)械拋光方法在拋光過程中容易損傷材料表面，造成材料表面粗糙度不均勻的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：宋忠孝,史靜雯,錢旦,胡鏢,劉通宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6