本發(fā)明涉及熨斗底板技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種結(jié)合力強(qiáng)陶瓷層鋁制熨斗底板。

背景技術(shù)：

鋁合金材料由于具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，其傳熱效果是不銹鋼材料的16倍，且較輕，常被用來制作熨斗底板。但是由于鋁合金自身的缺點(diǎn)，如耐磨性不夠理想、硬度不夠等，目前市售的熨斗底板大多在鋁合金材料表面增加一層涂層材料，常見的涂層材料有陶瓷復(fù)合材料、金屬合金、聚酯類等，涂層不僅保護(hù)了金屬基體免受劃損，而且增加了熨斗底板的力學(xué)性能。但是由于涂層與金屬基體之間的結(jié)合力不夠，長期使用導(dǎo)致涂層的脫落，影響使用效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種結(jié)合力強(qiáng)陶瓷層鋁制熨斗底板，在鋁合金表面采用微弧氧化形成陶瓷層，大幅提高了陶瓷層與鋁合金基部的結(jié)合力，結(jié)合力達(dá)到了40MPa，延長了陶瓷曾的使用壽命，具有耐磨、抗磨損、防粘的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明提出的一種結(jié)合力強(qiáng)陶瓷層鋁制熨斗底板，包括鋁合金基部和鋁合金基部表面經(jīng)過微弧氧化形成的陶瓷層，所述鋁合金基部組分按重量百分比包括：Si 1～3％，Cu 0.2～0.5％，Mg 0.05～0.1％，Zn 0.1～0.2％，Sr 0.5～1％，Y 0.1～0.5％，F(xiàn)e 0.2～0.4％，Mn 0.1～0.7％，Sc 0.2～0.5％，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選地，Si在鋁合金基部重量百分比為1％、1.2％、1.4％、1.5％、1.6％、1.8％、2％、2.2％、2.3％、2.5％、2.7％、2.9％、3％；Cu在鋁合金基部重量百分比為0.2％、0.22％、0.25％、0.27％、0.3％、0.32％、0.35％、0.38％、0.4％、0.43％、0.45％、0.47％、0.5％；Mg在鋁合金基部重量百分比0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％；Zn在鋁合金基部重量百分比為0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％、0.2％；Sr在鋁合金基部重量百分比為0.5％、0.55％、0.57％、0.6％、0.62％、0.65％、0.7％、0.73％、0.75％、0.8％、0.85％、0.88％、0.9％、0.95％、0.97％、1％；Y在鋁合金基部重量百分比為0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％；Fe在鋁合金基部重量百分比為0.2％、0.23％、0.25％、0.27％、0.3％、0.33％、0.35％、0.37％、0.4％；Mn在鋁合金基部重量百分比為0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％、0.55％、0.6％、0.65％、0.7％；Sc在鋁合金基部重量百分比為0.2％、0.23％、0.25％、0.27％、0.3％、0.33％、0.35％、0.37％、0.4％、0.43％、0.45％、0.47％、0.5％。

優(yōu)選地，Mg和Cu的重量比為1：5～7。

優(yōu)選地，Mg和Zn的重量比為1：2～3。

優(yōu)選地，鋁合金基部表面微弧氧化的過程如下：在電解液中加入鋯粉、石墨烯、鉬粉得到混合液；將鋁合金基部放入裝有混合液的電解槽中作為陽極，以不銹鋼為陰極，將非對(duì)稱正負(fù)脈沖電源加載在正、陰極上，電解液溫度10～20℃，通電時(shí)間為5～15min。

優(yōu)選地，在電解液中，氫氧化鉀濃度為2～6g/L，硅酸鈉濃度為5～20g/L，鎢酸鈉濃度為1～10g/L。

優(yōu)選地，正向電流密度13～17mA/cm²,負(fù)向電流密度4～6mA/cm²。

優(yōu)選地，正向電流密度15mA/cm²,負(fù)向電流密度5mA/cm²。

優(yōu)選地，電源正脈沖占空比為30％～50％。

優(yōu)選地，電源負(fù)脈沖占空比為30％～50％。

優(yōu)選地，電源正脈沖占空比為45％，電源負(fù)脈沖占空比為45％。

優(yōu)選地，鋯粉與電解液的重量體積比g：l為2～5：1。

優(yōu)選地，鋯粉與電解液的重量體積比g：l為3.5：1。

優(yōu)選地，石墨烯與電解液的重量體積比g：l為4～10：1。

優(yōu)選地，石墨烯與電解液的重量體積比g：l為7：1。

優(yōu)選地，鉬粉與電解液的重量體積比g：l為2～5：1。

優(yōu)選地，鉬粉與電解液的重量體積比g：l為3.5：1。

優(yōu)選地，鋁合金基部組分按重量百分比包括：Si 2％，Cu 0.35％，Mg 0.075％，Zn 0.15％，Sr 0.75％，Y 0.3％，F(xiàn)e 0.3％，Mn 0.4％，Sc 0.35％，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。

各組分在本發(fā)明中的作用：

Si：與鋁形成鋁硅體系，在鑄造過程中形成具有α鋁相和共晶硅相的混雜結(jié)構(gòu)，可以極大改善機(jī)械強(qiáng)度。

Cu：細(xì)化雜質(zhì)微粒，與Al、Ti固溶強(qiáng)化，提高耐磨性能。

Mg、Cu和Zn配合使用，與Al形成多種固溶相，提高了耐磨性和耐熱性，更重要的三者在微弧氧化過程中協(xié)同作用，促使陶瓷薄膜層中的γ-Al₂O₃轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al₂O₃，大幅提高了陶瓷薄膜中α-Al₂O₃的含量。

Sr：可將Al-Si系合金的共晶Si的晶粒細(xì)化并變成粒狀，使合金的強(qiáng)度和韌度獲得很大提高，屬于環(huán)保產(chǎn)品。

Y：與Al、Cu等形成彌散分布的高熔點(diǎn)化合物，提升了鋁合金材料的熱穩(wěn)定性與耐熱性；Y具有和Sc類似的性能，協(xié)同作用。

Mn和Fe：在鋁合金中析出Al-Mn、Al-Fe-Mn-Si、Al-Fe-Si固溶相提高耐磨性和耐熱的粘著性。

Sc：Sc和Al會(huì)形成ScAl₃、ScAl₂、ScAl等多種化合物，Sc在所有稀土元素中原子半徑是最小的，且與Al的距離較近，在結(jié)晶過程中容易形成過飽和的固溶體，在加熱和擠壓過程中容易析出共格的ScAl₃，熔點(diǎn)高，能強(qiáng)烈抑制再結(jié)晶過程和提高合金的穩(wěn)定性。

本發(fā)明在鋁合金基部表面采用微弧氧化形成陶瓷層，閥金屬Al、Mg在鋁合金基部表面原位生長，形成的陶瓷層與基部結(jié)合緊密，兩者之間不存在結(jié)合縫隙，克服了陶瓷膜層與金屬結(jié)合致密性差和結(jié)合力不強(qiáng)的缺點(diǎn)；控制Mg和Cu及Mg和Zn合適的配比，在金屬基部表面形成以α-Al₂O₃晶型為主的陶瓷薄膜層，提高了耐磨性和耐熱性，并且在大量實(shí)驗(yàn)和探索的基礎(chǔ)上，得到了Mg、Cu、Zn三者含量與陶瓷薄膜層氧化鋁晶型組分的關(guān)系，當(dāng)Mg和Cu的重量比為5～7：1，Mg和Zn的重量比為2～3：1時(shí)，熨斗底板的強(qiáng)度和耐磨性能最佳，鋁合金基部與陶瓷層之間結(jié)合最緊密；微弧氧化電解液中加入石墨烯，降低了陶瓷涂層的摩擦系數(shù)，增強(qiáng)了熨斗使用過程中的不沾效果，同時(shí)與鋯粉、鉬粉作用形成碳化鋯、碳化鉬，兩者配合作用提高了熨斗底板的硬度、耐磨性和抗磨損能力，同時(shí)具有較高的抗氧化能力和耐腐蝕性能；石墨烯在微弧氧化過程中易于金屬基部中的Si作用形成碳化硅，進(jìn)一步增強(qiáng)了陶瓷層與金屬基部的結(jié)合力，使陶瓷層在使用過程中不易脫落，延長了使用壽命，降低了消費(fèi)成本；本發(fā)明工藝簡便，易操作，對(duì)環(huán)境無污染。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種結(jié)合力強(qiáng)陶瓷層鋁制熨斗底板，包括鋁合金基部和鋁合金基部表面經(jīng)過微弧氧化形成的陶瓷層，所述鋁合金基部組分按重量百分比包括：Si 2％，Cu 0.35％，Mg 0.075％，Zn 0.15％，Sr 0.75％，Y 0.3％，F(xiàn)e 0.3％，Mn 0.4％，Sc 0.35％，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)。

實(shí)施例2

一種結(jié)合力強(qiáng)陶瓷層鋁制熨斗底板，包括鋁合金基部和鋁合金基部表面經(jīng)過微弧氧化形成的陶瓷層，所述鋁合金基部組分按重量百分比包括：Si 3％，Cu 0.2％，Mg 0.1％，Zn 0.1％，Sr 1％，Y 0.1％，F(xiàn)e 0.4％，Mn 0.1％，Sc 0.5％，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)；

鋁合金基部表面微弧氧化的過程如下：在電解液中加入鋯粉、石墨烯、鉬粉得到混合液；將鋁合金基部放入裝有混合液的電解槽中作為陽極，以不銹鋼為陰極，將非對(duì)稱正負(fù)脈沖電源加載在正、陰極上，電解液溫度15℃，通電時(shí)間為10min。。

實(shí)施例3

一種結(jié)合力強(qiáng)陶瓷層鋁制熨斗底板，包括鋁合金基部和鋁合金基部表面經(jīng)過微弧氧化形成的陶瓷層，所述鋁合金基部組分按重量百分比包括：Si 1％，Cu 0.5％，Mg 0.05％，Zn 0.2％，Sr 0.5％，Y 0.5％，F(xiàn)e 0.2％，Mn 0.7％，Sc 0.2％，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)；

鋁合金基部表面微弧氧化的過程如下：在電解液中加入鋯粉、石墨烯、鉬粉得到混合液，在電解液中，氫氧化鉀濃度為4g/L，硅酸鈉濃度為10g/L，鎢酸鈉濃度為5g/L。；將鋁合金基部放入裝有混合液的電解槽中作為陽極，以不銹鋼為陰極，將非對(duì)稱正負(fù)脈沖電源加載在正、陰極上，電解液溫度10℃，通電時(shí)間為15min，正向電流密度15mA/cm²,負(fù)向電流密度5mA/cm²，鋯粉與電解液的重量體積比g：l為3.5，石墨烯與電解液的重量體積比g：l為7，鉬粉與電解液的重量體積比g：l為3.5。

實(shí)施例4

一種結(jié)合力強(qiáng)陶瓷層鋁制熨斗底板，包括鋁合金基部和鋁合金基部表面經(jīng)過微弧氧化形成的陶瓷層，所述鋁合金基部組分按重量百分比包括：Si 2％，Cu 0.35％，Mg 0.075％，Zn 0.15％，Sr 1％，Y 0.1％，F(xiàn)e 0.3％，Mn 0.4％，Sc 0.3％，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)；

鋁合金基部表面微弧氧化的過程如下：在電解液中加入鋯粉、石墨烯、鉬粉得到混合液，在電解液中，氫氧化鉀濃度為2g/L，硅酸鈉濃度為20g/L，鎢酸鈉濃度為8g/L。；將鋁合金基部放入裝有混合液的電解槽中作為陽極，以不銹鋼為陰極，將非對(duì)稱正負(fù)脈沖電源加載在正、陰極上，電解液溫度20℃，通電時(shí)間為5min，電解液的組成濃度為，正向電流密度13mA/cm²,負(fù)向電流密度6mA/cm²，鋯粉與電解液的重量體積比g：l為2，石墨烯與電解液的重量體積比g：l為7，鉬粉與電解液的重量體積比g：l為5。

實(shí)施例5

一種結(jié)合力強(qiáng)陶瓷層鋁制熨斗底板，包括鋁合金基部和鋁合金基部表面經(jīng)過微弧氧化形成的陶瓷層，所述鋁合金基部組分按重量百分比包括：Si 3％，Cu 0.25％，Mg 0.05％，Zn 0.15％，Sr 0.75％，Y 0.3％，F(xiàn)e 0.25％，Mn 0.55％，Sc 0.4％，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)；

鋁合金基部表面微弧氧化的過程如下：在電解液中加入鋯粉、石墨烯、鉬粉得到混合液，在電解液中，氫氧化鉀濃度為6g/L，硅酸鈉濃度為5g/L，鎢酸鈉濃度為10g/L。；將鋁合金基部放入裝有混合液的電解槽中作為陽極，以不銹鋼為陰極，將非對(duì)稱正負(fù)脈沖電源加載在正、陰極上，電解液溫度15℃，通電時(shí)間為10min，正向電流密度17mA/cm²,負(fù)向電流密度4mA/cm²，鋯粉與電解液的重量體積比g：l為5，石墨烯與電解液的重量體積比g：l為7，鉬粉與電解液的重量體積比g：l為2。

實(shí)施例6

一種結(jié)合力強(qiáng)陶瓷層鋁制熨斗底板，包括鋁合金基部和鋁合金基部表面經(jīng)過微弧氧化形成的陶瓷層，所述鋁合金基部組分按重量百分比包括：Si 2.5％，Cu 0.5％，Mg 0.1％，Zn 0.15％，Sr 0.6％，Y 0.35％，F(xiàn)e 0.3％，Mn 0.4％，Sc 0.35％，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)；

鋁合金基部表面微弧氧化的過程如下：在電解液中加入鋯粉、石墨烯、鉬粉得到混合液，在電解液中，氫氧化鉀濃度為6g/L，硅酸鈉濃度為20g/L，鎢酸鈉濃度為7g/L。；將鋁合金基部放入裝有混合液的電解槽中作為陽極，以不銹鋼為陰極，將非對(duì)稱正負(fù)脈沖電源加載在正、陰極上，電解液溫度15℃，通電時(shí)間為10min，正向電流密度15mA/cm²,負(fù)向電流密度5mA/cm²，鋯粉與電解液的重量體積比g：l為2，石墨烯與電解液的重量體積比g：l為4，鉬粉與電解液的重量體積比g：l為2。

實(shí)施例7

一種結(jié)合力強(qiáng)陶瓷層鋁制熨斗底板，包括鋁合金基部和鋁合金基部表面經(jīng)過微弧氧化形成的陶瓷層，所述鋁合金基部組分按重量百分比包括：Si 2.5％，Cu 0.42％，Mg 0.06％，Zn 0.18％，Sr 0.6％，Y 0.35％，F(xiàn)e 0.3％，Mn 0.4％，Sc 0.35％，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)；

鋁合金基部表面微弧氧化的過程如下：在電解液中加入鋯粉、石墨烯、鉬粉得到混合液，在電解液中，氫氧化鉀濃度為6g/L，硅酸鈉濃度為20g/L，鎢酸鈉濃度為7g/L；將鋁合金基部放入裝有混合液的電解槽中作為陽極，以不銹鋼為陰極，將非對(duì)稱正負(fù)脈沖電源加載在正、陰極上，電解液溫度15℃，通電時(shí)間為10min，正向電流密度15mA/cm²,負(fù)向電流密度5mA/cm²，鋯粉與電解液的重量體積比g：l為2，石墨烯與電解液的重量體積比g：l為4，鉬粉與電解液的重量體積比g：l為2。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。