本发明涉及铝合金材料，特别涉及一种提高铝合金耐磨性能的表面处理方法。
背景技术：
1、铝合金作为重要的轻量化材料之一，具有密度小、比强度高、塑性和延展性好、无磁性、导电导热性良好、低温性能好等众多优点，在汽车、航空、航天领域具有广泛的应用。然而，铝合金运动副常由于硬度较低、表面自然形成氧化膜过薄且不均匀等因素，导致零件表面磨损失效，极大地限制了整机的服役寿命和可靠性，同时限制了铝合金基体在部分中高载荷、中高温及腐蚀磨损等工况下的应用。因此，近年来，如何进一步提升铝合金的表面性能逐渐成为一个重要的研究方向。采用粉末冶金、离心铸造等各种加工技术或选用力学性能更优的铝合金基材，均可在不影响零件构型设计的前提下，提升其摩擦学性能。然而，改变基材成本较高，并且新型材料研发相对时间较长，不利于汽车零部件轻量化工艺研究的快速发展。通过对运动部件的工作状态及失效形式的分析可知，磨损等损伤失效主要发生在零件表面。因而采用先进的表面工程技术(如表面改性、表面涂覆等)，对铝合金表面进行性能强化，可在不改变原有基材几何与材料学等特性的前提下，极大提升零件的综合服役性能，充分提高其抵抗工作环境作用的能力。
技术实现思路
1、为此，本发明提供了一种提高铝合金耐磨性能的表面处理方法，包括如下步骤：
2、(1)碳纳米管的预处理：配置浓盐酸溶液，配置浓硫酸-浓硝酸复合溶液，配置盐酸-二氯化锡复合溶液，配置盐酸-氯化钯复合溶液；将碳纳米管浸泡在所述浓盐酸溶液中，水浴恒温至50±5℃保温100min以上，然后固液分离，固相用去离子水洗涤，烘干；烘干后的固相浸泡在所述浓硫酸-浓硝酸复合溶液中，水浴恒温至50±5℃保温6h以上，然后固液分离，固相用去离子水洗涤，烘干；烘干后的固相浸泡在所述盐酸-二氯化锡复合溶液中，水浴恒温至50±5℃保温40min以上，然后固液分离，固相用去离子水洗涤，烘干；烘干后的固相浸泡在所述盐酸-氯化钯复合溶液中，水浴恒温至50±5℃保温40min以上，然后固液分离，固相用去离子水洗涤，烘干；获得预处理碳纳米管；预处理后的碳纳米管消除了碳纳米管表面的质碳层和结构缺陷，且在碳纳米管表面形成还原性吸附层，为后续金属镀膜的附着提供形核点位和表面条件；
3、(2)化学镀cu-p：配置硫酸铜、氢氧化钠、2,6-二氨基吡啶、乙二胺四乙酸二钠、甘氨酸、次亚磷酸钠、柠檬酸钠的复合水溶液作为镀液，向所述镀液中加入所述预处理碳纳米管，加料完成后搅拌分散3min以上，然后向所述镀液中加入甲醛的水溶液开始施镀cu-p层，加料完成后实施观察镀液ph值，并用氢氧化钠溶液调整镀液ph在11～12之间，施镀30min以上后进行固液分离，固相用去离子水洗涤，烘干，获得化学镀cu-p后的碳纳米管；
4、(3)碳纳米管复合氧化物添加剂的合成：在反应釜内配置四氯化锡的水溶液，向所述四氯化锡的水溶液中加入乙二醇，加料完成后搅拌溶液5min以上，然后在搅拌状态下向溶液中加入所述化学镀cu-p后的碳纳米管，加料后水浴恒温至80±5℃，到温后搅拌溶液，搅拌状态下向溶液中滴加氢氧化钾溶液，至溶液ph到10，然后将所述反应釜封闭，加热至150℃保温8h以上，保温结束后空冷至常温，打开所述反应釜，固液分离，固相用去离子水洗涤，烘干，获得所述碳纳米管复合氧化物添加剂；
5、(4)微弧氧化：配置微弧氧化电解液，所述微弧氧化电解液为硅酸钠、磷酸钠、氢氧化钾、乙二胺四乙酸二钠和甘油的复合水溶液，向所述微弧氧化电解液中加入所述碳纳米管复合氧化物添加剂，然后将铝合金在微弧氧化电解液中进行微弧氧化，在铝合金表面制备出微弧氧化陶瓷层。
6、进一步地，所述浓盐酸溶液中，浓盐酸溶质质量百分含量为30％；所述浓硫酸-浓硝酸复合溶液为溶质质量百分含量为98％的浓硫酸和溶质质量百分含量为65％的浓硝酸混合而成，混合体积比为浓硫酸：浓硝酸＝3:1；所述盐酸-二氯化锡复合溶液为溶质质量百分含量为30％的浓盐酸先用去离子水稀释20倍，然后加入二氯化锡配置而成，所述二氯化锡的浓度为2.0～2.5g/100ml；所述盐酸-氯化钯复合溶液为溶质质量百分含量为30％的浓盐酸先用去离子水稀释20倍，然后加入氯化钯配置而成，所述氯化钯的浓度为0.01～0.03g/100ml。
7、进一步地，所述镀液中各组分的浓度为：硫酸铜15～20g/l，氢氧化钠18～22g/l，2,6-二氨基吡啶0.4～0.5mg/l，乙二胺四乙酸二钠30～40g/l，甘氨酸3～5g/l，次亚磷酸钠25～30g/l，柠檬酸钠8～10g/l；溶剂为水。
8、进一步地，所述镀液中加入所述预处理碳纳米管的固液量比为预处理碳纳米管/镀液＝1～2g/l；所述甲醛的水溶液中甲醛的质量百分含量为37％，甲醛的水溶液加入体积与所述镀液的体积比为甲醛的水溶液/镀液＝20～30ml/l；所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的浓度为20g/l。
9、进一步地，所述四氯化锡的水溶液中，四氯化锡的浓度为3～4g/100ml，所述乙二醇加入量为所述四氯化锡的水溶液体积的1/5；向溶液中加入所述化学镀cu-p后的碳纳米管的量比为化学镀cu-p后的碳纳米管/溶液＝1～2g/100ml；所述氢氧化钾溶液中氢氧化钾的浓度为0.5mol/l。
10、进一步地，所述微弧氧化电解液中各组分的浓度为：硅酸钠3～4g/l，磷酸钠15～18g/l，氢氧化钾1～2g/l，乙二胺四乙酸二钠1～2g/l，甘油3～4ml/l；
11、所述微弧氧化电解液中加入所述碳纳米管复合氧化物添加剂量比为碳纳米管复合氧化物添加剂/微弧氧化电解液＝0.7～1.0g/l。
12、进一步地，所述微弧氧化工艺参数为：占空比为20％，电流密度为15a/dm2，氧化时间为30min，频率为500hz。
13、本发明的有益效果在于：本发明所述方法处理后的铝合金能够显著提高铝合金的表面硬度，进而提高铝合金的耐磨性能，同时，铝合金表面的耐腐蚀性能得以提高。
1.一种提高铝合金耐磨性能的表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种提高铝合金耐磨性能的表面处理方法，其特征在于，所述浓盐酸溶液中，浓盐酸溶质质量百分含量为30％；所述浓硫酸-浓硝酸复合溶液为溶质质量百分含量为98％的浓硫酸和溶质质量百分含量为65％的浓硝酸混合而成，混合体积比为浓硫酸：浓硝酸＝3:1；所述盐酸-二氯化锡复合溶液为溶质质量百分含量为30％的浓盐酸先用去离子水稀释20倍，然后加入二氯化锡配置而成，所述二氯化锡的浓度为2.0～2.5g/100ml；所述盐酸-氯化钯复合溶液为溶质质量百分含量为30％的浓盐酸先用去离子水稀释20倍，然后加入氯化钯配置而成，所述氯化钯的浓度为0.01～0.03g/100ml。
3.根据权利要求1所述的一种提高铝合金耐磨性能的表面处理方法，其特征在于，所述镀液中各组分的浓度为：硫酸铜15～20g/l，氢氧化钠18～22g/l，2,6-二氨基吡啶0.4～0.5mg/l，乙二胺四乙酸二钠30～40g/l，甘氨酸3～5g/l，次亚磷酸钠25～30g/l，柠檬酸钠8～10g/l；溶剂为水。
4.根据权利要求3所述的一种提高铝合金耐磨性能的表面处理方法，其特征在于，所述镀液中加入所述预处理碳纳米管的固液量比为预处理碳纳米管/镀液＝1～2g/l；所述甲醛的水溶液中甲醛的质量百分含量为37％，甲醛的水溶液加入体积与所述镀液的体积比为甲醛的水溶液/镀液＝20～30ml/l；所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的浓度为20g/l。
5.根据权利要求1所述的一种提高铝合金耐磨性能的表面处理方法，其特征在于，所述四氯化锡的水溶液中，四氯化锡的浓度为3～4g/100ml，所述乙二醇加入量为所述四氯化锡的水溶液体积的1/5；向溶液中加入所述化学镀cu-p后的碳纳米管的量比为化学镀cu-p后的碳纳米管/溶液＝1～2g/100ml；所述氢氧化钾溶液中氢氧化钾的浓度为0.5mol/l。
6.根据权利要求1所述的一种提高铝合金耐磨性能的表面处理方法，其特征在于，所述微弧氧化电解液中各组分的浓度为：硅酸钠3～4g/l，磷酸钠15～18g/l，氢氧化钾1～2g/l，乙二胺四乙酸二钠1～2g/l，甘油3～4ml/l；所述微弧氧化电解液中加入所述碳纳米管复合氧化物添加剂量比为碳纳米管复合氧化物添加剂/微弧氧化电解液＝0.7～1.0g/l。
7.根据权利要求1所述的一种提高铝合金耐磨性能的表面处理方法，其特征在于，所述微弧氧化工艺参数为：占空比为20％，电流密度为15a/dm2，氧化时间为30min，频率为500hz。