專利名稱：農(nóng)用犁表面微弧氧化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種農(nóng)用犁表面微弧氧化的處理方法，及其使用該處理方法得到的農(nóng)用犁產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
目前，中國農(nóng)業(yè)屬于國有農(nóng)場和家庭個(gè)人耕作為主。在家庭的耕作模式中，耕地用的犁鏵一般多采用鑄鐵，但是鑄鐵的韌性較差，耕作中容易受到?jīng)_擊而破碎。也有采用球鐵鑄造犁鏵(見CN 1048480A和CN 101589661A)或電鍍犁頭(CN 102181896A)的方法，解決犁的韌性問題。但是由于鑄鐵固有的特性，韌性較差，即使電鍍了犁頭表面，也不能解決犁的基體本身是鑄鐵而導(dǎo)致基體的韌性差的問題。多數(shù)散戶農(nóng)民為了解決生產(chǎn)成本，提高犁的使用壽命，主要使用工字鋼切割焊接的犁，犁材質(zhì)為鋼，或購買材質(zhì)為鋼材的犁，這樣就可以解決犁的韌性的問題，但犁的工作面的耐磨性能較差。而國有大型農(nóng)場，特別黑龍江墾區(qū)，農(nóng)機(jī)具多數(shù)是國外進(jìn)口，犁的材質(zhì)一般為合金鋼材料經(jīng)調(diào)制處理而成，這種犁的耐磨性較差，使用過程中犁的刃口變鈍，更換犁成本較高。上述所述無論是散戶還是農(nóng)場使用的犁均存在耐磨性差問題。為了減少成本和提高金屬表面的耐磨性，可以對金屬表面改性可采用溶膠凝膠、等離子噴涂、激光表面改性和等離子體浸沒離子注入等辦法處理。然而，溶膠凝膠方法存在結(jié)合強(qiáng)度不高，等離子噴涂和激光表面改性很難處理形狀復(fù)雜的工件，等離子體浸沒離子注入的存在設(shè)備造價(jià)高的問題。在設(shè)備簡單、操作方便和經(jīng)濟(jì)高效前提下，采用微弧氧化可以有效的提高犁表面的耐磨性能。同時(shí)，采用微弧氧化的方法改善犁鏵表面的耐磨性和耐腐蝕性的研究，尚未見研究報(bào)道。微弧氧化是將Al、Mg、Ti等閥金屬或其合金至于電解質(zhì)水溶液中，利用電化學(xué)方法，在改材料的表面微孔中產(chǎn)生火花放電斑點(diǎn)，在熱化學(xué)、等離子體化學(xué)和電化學(xué)的共同作用下，原位生成陶瓷膜的方法。該方法基本上無環(huán)境污染性廢液及廢氣的排放問題，符合綠色環(huán)保型表面改性技術(shù)的發(fā)展理念。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種農(nóng)用犁表面微弧氧化的處理方法，所得具有微弧氧化陶瓷層的犁的耐磨性能明顯由于現(xiàn)有鋼材質(zhì)犁的耐磨性能。本發(fā)明還提供了使用本處理方法所得到的農(nóng)用犁。一種農(nóng)用犁表面微弧氧化處理方法，按照順序包括以下步驟
(1)將犁工作表面用細(xì)砂紙打磨去掉工作表面的氧化層，先后在丙酮和蒸餾水中，使用超聲波清洗15min ；
(2)將犁置于AOO工業(yè)純鋁的鍍液中，在坩堝爐中于730°C浸2 5min后，經(jīng)900°C擴(kuò)散處理6(T70min，使鍍層均化加厚；
(3)將浸鍍后的犁表面用碳化硅砂紙進(jìn)行打磨拋光，先后在丙酮和蒸餾水中，使用超聲波清洗IOmin ；
(4)將浸鍍后的犁放入工作液中，以浸鍍后的犁為正極、工作槽為負(fù)極，并控制工作溫度為30°C，在單脈沖電源、脈沖電壓為35(T450V、脈沖工作頻率為6(Γ200Ηζ的條件下處理 65 95min ；
(5)處理過的犁用蒸餾水清洗5次，即得到表面微弧氧化處理的犁。所述步驟(4)所述的工作液為堿性體系，每升堿性體系工作液包括疒15g鋁酸鈉、 2^10g碳酸鈉、3飛g氫氧化鉀、廣6g硅酸鈉和(T3g次磷酸二氫鈉組成。所述步驟中采用循環(huán)水冷卻，控制電解液溫度不超過30°C。所述步驟(4)所述的工作槽是由不銹鋼制成。本發(fā)明在犁表面形成了含!^e2Al5和Al2O3的陶瓷層，該陶瓷層由過渡層、致密層和多孔外層組成，該陶瓷層與浸鍍后的犁表面的結(jié)合強(qiáng)度大于45MPa ；該陶瓷層的厚度均勻， 可達(dá)25 μ m。該陶瓷層的表面粗糙度Ra約為0. 3 0.45μπι。表面改性過的犁表面與GCrl5 鋼球?qū)δ?，摩擦系?shù)為0. 18^0. 4。表面改性過的犁的使用壽命比未改性的犁的使用壽命提高至少1倍。本發(fā)明中在犁的工作表面熱鍍鋁可以有效的提高犁的耐熱性和耐腐蝕性。同時(shí)， 微弧氧化生成的陶瓷層可以有效的提高犁的工作表面的良好的韌性、耐磨性和耐腐蝕性。 由于涂層與基底是冶金結(jié)合，結(jié)合輕度高，涂層大部分長入基體，所以氧化后基體尺寸變化不大。本發(fā)明中的微弧氧化方法簡單，不受犁的外觀形狀的限制，對環(huán)境無污染。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本實(shí)施方式的具體步驟(1) 將犁工作表面用細(xì)砂紙打磨去掉工作表面的氧化層，先后在丙酮和蒸餾水中，使用超聲波清洗15min ;(幻將犁置于AOO工業(yè)純鋁的鍍液中，在坩堝爐中于730°C浸2 5min后，經(jīng)900°C擴(kuò)散處理6(T70min，使鍍層均化加厚；C3)將浸鍍后的犁表面用碳化硅砂紙進(jìn)行打磨拋光，先后在丙酮和蒸餾水中，使用超聲波清洗IOmin ； (4)將浸鍍后的犁放入工作液中，以浸鍍后的犁為正極、工作槽為負(fù)極，并控制工作溫度為30°C，在單脈沖電源、脈沖電壓為400V、脈沖工作頻率為200Hz的條件下處理95min ； (5)處理過的犁用蒸餾水清洗5次，即得到表面微弧氧化處理的犁。所述堿性工作液包括7 15g鋁酸鈉、2 10g碳酸鈉、3飛g氫氧化鉀、廣6g硅酸鈉和Ig次磷酸二氫鈉組成。本實(shí)施方式的農(nóng)用犁表面微弧氧化處理方法得到的陶瓷層與浸鍍后的犁表面的結(jié)合強(qiáng)度大于50MPa ；該陶瓷層的厚度均勻，可達(dá)18 μ m。該陶瓷層的表面粗糙度Ra約為0. 4 μ m。 表面改性過的犁表面與GCr 15鋼球?qū)δ?，摩擦系?shù)為0. 37。實(shí)施例2本實(shí)施方式與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述堿性工作液包括疒15g鋁酸鈉、 2^10g碳酸鈉、3飛g氫氧化鉀、廣6g硅酸鈉和0. Sg次磷酸二氫鈉組成。本實(shí)施方式的農(nóng)用犁表面微弧氧化處理方法得到的陶瓷層與浸鍍后的犁表面的結(jié)合強(qiáng)度大于58MPa ；該陶瓷層的厚度均勻，可達(dá)22μπι。該陶瓷層的表面粗糙度Ra約為0.32 μ m。表面改性過的犁表面與GCrl5鋼球?qū)δ?，摩擦系?shù)為0. 21。實(shí)施例3本實(shí)施方式與實(shí)施例1的區(qū)別在于，與實(shí)施例1中的步驟⑷的區(qū)別為在單脈沖電源、脈沖電壓為350V、脈沖工作頻率為200Hz的條件下處理65min。本實(shí)施方式的農(nóng)用犁表面微弧氧化處理方法得到的陶瓷層與浸鍍后的犁表面的結(jié)合強(qiáng)度大于48MPa ；該陶瓷層的厚度均勻，可達(dá)17ym。該陶瓷層的表面粗糙度Ra約為0.3 μ m。表面改性過的犁表面與GCr 15鋼球?qū)δィΣ料禂?shù)為0. 18。
權(quán)利要求
1.一種農(nóng)用犁表面微弧氧化處理方法，按照順序包括以下步驟(1)將犁工作表面用細(xì)砂紙打磨去掉工作表面的氧化層，先后在丙酮和蒸餾水中，使用超聲波清洗15min ；(2)將犁置于AOO工業(yè)純鋁的鍍液中，在坩堝爐中于730°C浸2 5min后，經(jīng)900°C擴(kuò)散處理6(T70min，使鍍層均化加厚；(3)將浸鍍后的犁表面用碳化硅砂紙進(jìn)行打磨拋光，先后在丙酮和蒸餾水中，使用超聲波清洗IOmin ；(4)將浸鍍后的犁放入工作液中，以浸鍍后的犁為正極、工作槽為負(fù)極，并控制工作溫度為30°C，在單脈沖電源、脈沖電壓為35(T450V、脈沖工作頻率為6(Γ200Ηζ的條件下處理 65 95min ；(5)處理過的犁用蒸餾水清洗5次，即得到表面微弧氧化處理的犁。
2.按照權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟(1)的犁表面的預(yù)處理方法為用砂紙打磨去掉工作表面氧化層，然后依次在丙酮和水中超聲波清洗15min。
3.按照權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟(3)的浸鍍后的犁表面的處理方法為用碳化硅砂紙進(jìn)行打磨拋光，然后依次在丙酮和水中超聲波清洗lOmin。
4.按照權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟(4)的工作液為堿性體系， 每升堿性體系工作液包括疒15g鋁酸鈉、2 IOg碳酸鈉、3飛g氫氧化鉀、廣6g硅酸鈉和(T3g 次磷酸二氫鈉組成。
5.按照權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟(4)中采用循環(huán)水冷卻，控制電解液溫度不超過30°C。
6.按照權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟(4)所述的工作槽是由不銹鋼制成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種農(nóng)用犁表面微弧氧化的處理方法，按照順序包括以下步驟(1)將犁工作表面用細(xì)砂紙打磨去掉工作表面的氧化層，先后在丙酮和蒸餾水中，使用超聲波清洗15min；(2)將犁置于A00工業(yè)純鋁的鍍液中，在坩堝爐中于730℃浸2~5min后，經(jīng)900℃擴(kuò)散處理60~70min，使鍍層均化加厚；(3)將浸鍍后的犁表面用碳化硅砂紙進(jìn)行打磨拋光，先后在丙酮和蒸餾水中，使用超聲波清洗10min；(4)將浸鍍后的犁放入堿性工作液中，以浸鍍后的犁為正極、工作槽為負(fù)極，并控制工作溫度為30℃，在單脈沖電源、脈沖電壓為350~450V、脈沖工作頻率為60~200Hz的條件下處理65~95min；(5)處理過的犁用蒸餾水清洗5次，即得到表面微弧氧化處理的犁。本發(fā)明所得具有微弧氧化陶瓷層的犁耐磨性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有合金鋼材質(zhì)犁的耐磨性能。本發(fā)明所得微弧氧化陶瓷層顯著的提高犁表面的耐磨性能和使用壽命。
文檔編號(hào)C23C28/00GK102400140SQ20111033743
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者李玉清, 鄧書輝, 陳繼國 申請人:李玉清, 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)