專利名稱：農用犁表面微弧氧化處理方法
技術領域：
本發明涉及一種農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用犁產品。
背景技術：
目前，中國農業屬于國有農場和家庭個人耕作為主。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，耕作中容易受到沖擊而破碎。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致基體的韌性差的問題。多數散戶農民為了解決生產成本，提高犁的使用壽命，主要使用工字鋼切割焊接的犁，犁材質為鋼，或購買材質為鋼材的犁，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。而國有大型農場，特別黑龍江墾區，農機具多數是國外進口，犁的材質一般為合金鋼材料經調制處理而成，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合強度不高，等離子噴涂和激光表面改性很難處理形狀復雜的工件，等離子體浸沒離子注入的存在設備造價高的問題。在設備簡單、操作方便和經濟高效前提下，采用微弧氧化可以有效的提高犁表面的耐磨性能。同時，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，尚未見研究報道。微弧氧化是將Al、Mg、Ti等閥金屬或其合金至于電解質水溶液中，利用電化學方法，在改材料的表面微孔中產生火花放電斑點，在熱化學、等離子體化學和電化學的共同作用下，原位生成陶瓷膜的方法。該方法基本上無環境污染性廢液及廢氣的排放問題，符合綠色環保型表面改性技術的發展理念。

發明內容
本發明提供了一種農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有鋼材質犁的耐磨性能。本發明還提供了使用本處理方法所得到的農用犁。一種農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工業純鋁的鍍液中，在坩堝爐中于730°C浸2 5min后，經900°C擴散處理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合強度大于45MPa ；該陶瓷層的厚度均勻， 可達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 鋼球對磨，摩擦系數為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， 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合，結合輕度高，涂層大部分長入基體，所以氧化后基體尺寸變化不大。本發明中的微弧氧化方法簡單，不受犁的外觀形狀的限制，對環境無污染。
具體實施例方式實施例1本實施方式的具體步驟(1) 將犁工作表面用細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工業純鋁的鍍液中，在坩堝爐中于730°C浸2 5min后，經900°C擴散處理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。本實施方式的農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合強度大于50MPa ；該陶瓷層的厚度均勻，可達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鋼球對磨，摩擦系數為0. 37。實施例2本實施方式與實施例1的區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。本實施方式的農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合強度大于58MPa ；該陶瓷層的厚度均勻，可達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鋼球對磨，摩擦系數為0. 21。實施例3本實施方式與實施例1的區別在于，與實施例1中的步驟⑷的區別為在單脈沖電源、脈沖電壓為350V、脈沖工作頻率為200Hz的條件下處理65min。本實施方式的農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合強度大于48MPa ；該陶瓷層的厚度均勻，可達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鋼球對磨，摩擦系數為0. 18。
權利要求
1.一種農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工業純鋁的鍍液中，在坩堝爐中于730°C浸2 5min后，經900°C擴散處理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)中采用循環水冷卻，控制電解液溫度不超過30°C。
6.按照權利要求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
本發明提供了一種農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工業純鋁的鍍液中，在坩堝爐中于730℃浸2~5min后，經900℃擴散處理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。本發明所得具有微弧氧化陶瓷層的犁耐磨性能明顯優于現有合金鋼材質犁的耐磨性能。本發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C23C28/00GK102400140SQ20111033743
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月1日 優先權日2011年11月1日
發明者李玉清, 鄧書輝, 陳繼國 申請人:李玉清, 黑龍江八一農墾大學