一种铝合金轮毂表面涂层的制备工艺的制作方法

本发明涉及涂层，尤其涉及铝合金轮毂表面涂层的制备工艺。

背景技术：

1、铝合金轮毂的表面涂层工艺主要包括喷涂、电镀以及各类溶胶凝胶涂层；其中，溶胶凝胶涂层具有成本低、环境友好、可调节性强等优点，是一种具有发展前景的新型涂层技术。如专利文献cn105860833b的一种醇基铝合金轮毂涂料的制备方法，采用硅钛复合溶胶的颗粒纳米化效应提高涂层材料的机械力学性能，实现对最终涂层材料的增强、增韧。

2、氧化铝是一种具有高硬度、耐磨、耐腐蚀性的陶瓷材料，其胶状物氧化铝溶胶还具有高胶粘性、触变性、易分散性等特点，可应用于表面涂层材料中提高基体表面耐磨、耐腐蚀性能；但由于氧化铝溶胶的高膨胀系数(15.3×10-6)，导致热处理过程中易出现微裂纹，导致成为腐蚀溶液进入基体层内部的便捷通道。二氧化锆溶胶具有低膨胀系数、高断裂韧性和高稳定性等优点；同时，二氧化锆溶胶还具有良好的光学透明性和折射率可调节性，可提高涂层的美观度和装饰效果。

3、而国内外还没有现有文献公开将两种溶胶复合制备成为金属基体的表面涂层的研究，原因在于其协同增强、增韧效应仍然不明显，具体工艺还有待优化和探索。

技术实现思路

1、为了克服氧化铝溶胶的高膨胀系数导致热处理过程中易出现微裂纹，且zro2/a12o3f复合溶胶的协同增强、增韧效应还有待优化的缺点，本发明的技术问题是：提供一种zro2/al2o3f复合溶胶的铝合金轮毂表面涂层的制备工艺。

2、一种铝合金轮毂表面涂层的制备工艺，包括有如下步骤：采用溶胶-凝胶法对改性过渡层进行喷涂，使用zro2溶胶和a12o3溶胶以摩尔比1:5充分混合，制备成zro2、a12o3复合溶胶作为涂料；通过喷枪均匀地喷涂在轮毂表面，烘干固化形成均匀的涂层。

3、(1).使用sgr-extra-10型激光器在铝合金轮毂表面进行激光冲击强化，其中激光器输出参数设置为：激光波长为1024-1064nm、脉冲能量为15-20j、频率为0.1-0.2hz、激光束在强化区域的光斑直径为4-4.25mm、搭接率为20-25％，冲击次数不多于2次。

4、(2).采用溶胶-凝胶法对改性过渡层进行喷涂，使用zro2溶胶和al2o3溶胶以摩尔比1:5充分混合，制备成zro2、al2o3复合溶胶作为涂料；通过喷枪均匀地喷涂在轮毂表面，烘干固化形成均匀的涂层；具体步骤为：

5、s1)zro2溶胶的制备:

6、s101.将氯氧化锆(zrocl2·8h2o)置于水浴锅中，加稀盐酸调节ph值至1.5-2.0，使其充分溶解，再加热水浴锅至80-90℃，恒温蒸发浓缩；

7、s102.再将溶液冷却至室温，加入适量的乙醇，搅拌均匀，得到氯氧化锆溶胶；

8、s103.将氯氧化锆溶胶放入烘箱中，以120-150℃的温度热解4-6h，使氯氧化锆分解为zro2；

9、s104.将热解后的溶胶用超声波处理10-20min，使zro2颗粒分散均匀，得到zro2溶胶；

10、s2)氧化铝溶胶的制备：

11、s201.将异丙醇铝(zr(oc4h9)4)溶解于异丙醇中，室温搅拌0.5h，再将乙酰丙酮与异丙醇铝按照摩尔比1:1加入到混合溶液中；

12、s202.将混合溶液在搅拌下加热至80℃，保持温度不变，持续搅拌30分钟，使异丙醇铝完全溶解。

13、s203.加入1％的稀硝酸进行水解10分钟，水解过程中继续搅拌；水解后冷却至室温，得到澄清透明的氧化铝溶胶；

14、s3)将zro2溶胶和a12o3溶胶以摩尔比1:5混合，并用磁力搅拌器充分搅拌20min，使纳米颗粒混合均匀，制备成复合溶胶。

15、(3).将喷涂后的轮毂放入100-110℃的烘干箱中干燥15min，使溶胶膜中的溶剂挥发，溶胶颗粒之间发生聚合反应，形成一层致密的凝胶涂层；

16、(4).然后将轮毂置于250-300℃的高温管式电炉中热处理2h，加热到一定温度并保持一定时间，使凝胶涂层中的有机物质分解，生成氧化物网络结构，提高涂层的硬度和附着力。

17、进一步说明，所述al2o3溶胶的胶粒粒径为50～60nm；所述zr o2溶胶的胶粒粒径为6～10nm。

18、本发明具有如下优点：1、利用激光束在铝合金轮毂表面产生高能量密度的瞬时冲击，从而破坏氧化膜和晶粒结构，使表面微变形并产生密布凹点、增加表面的粗糙度，使得在轮毂表面形成改性过渡层，提高基体表面与涂层的结合力。

19、2.以氯氧化锆热解的方法，得到纳米级二氧化锆溶胶。这种方法通过盐酸充分溶解氢氧化锆，提高溶胶的稳定性和均匀性，之后再经过热分解进一步提纯，可以有效细化颗粒的大小和形状，控制其粒径在10nm以下。

20、3、制备成复合溶胶的目的是利用两种不同材料的协同效应，大部分的zro2晶粒穿插于al2o3晶粒的晶界之间，在一定程度上限制了热处理过程中al2o3晶粒的膨胀，且zro2相变引起的应力变形也抑制了原生微裂纹的生长，提高涂层的硬度和抗裂纹性。

技术特征：

1.一种铝合金轮毂表面涂层的制备工艺，包括有如下步骤：

2.按照权利要求1所述的一种铝合金轮毂表面涂层的制备工艺，其特征是：所述步骤(1)中激光器的输出参数设置为：激光波长为1024-1064nm、脉冲能量为为20-30j、频率为0.1-0.2hz、激光束在强化区域的光斑直径为4-4.25mm、搭接率为20-25％，冲击次数不多于2次。

3.按照权利要求1或2所述的一种铝合金轮毂表面涂层的制备工艺，其特征是：所述步骤(2)具体工艺流程如下：

4.按照权利要求3所述的一种铝合金轮毂表面涂层的制备工艺，其特征是：所述al2o3溶胶的胶粒粒径为50～60nm；所述zro2溶胶的胶粒粒径为6～10nm。

5.按照权利要求3所述的一种铝合金轮毂表面涂层的制备工艺，其特征是：所述步骤s3)中zro2溶胶与al2o3溶胶以摩尔比1:5的比例均匀混合。

技术总结
本发明涉及涂层技术领域，尤其涉及铝合金轮毂表面涂层的制备工艺。一种铝合金轮毂表面涂层的制备工艺，包括有如下步骤：采用溶胶‑凝胶法对改性过渡层进行喷涂，使用ZrO2溶胶和A12O3溶胶以摩尔比1:5充分混合，制备成ZrO2/Al2O3复合溶胶作为涂料；通过喷枪均匀地喷涂在轮毂表面，烘干固化形成均匀的涂层。首先利用激光束在铝合金轮毂表面产生高能量密度的瞬时冲击，从而破坏氧化膜和晶粒结构，使表面微变形并产生密布凹点、增加表面的粗糙度；使得在轮毂表面形成改性过渡层，提高基体表面与涂层的结合力。

技术研发人员：王彬,余玉怀,吕建义,洪海青
受保护的技术使用者：江西瑞一韵承科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13