CN101705511A - 一种可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种可控太阳吸收率的氧化铝氧化铁陶瓷膜的制备方法，它涉及一种氧化铝氧化铁陶瓷膜的制备方法。本发明解决了现有方法使LY12铝合金表面具有特定太阳吸收率中存在空间稳定性、耐紫外辐照性和结合力均不好，且涂层的太阳吸收率不易调节的问题。方法：一、对LY12铝合金进行表面预处理，再超声处理，经蒸馏水清洗后烘干；二、将烘干后的LY12铝合金置于微弧氧化电解槽中电解，得微弧氧化后的LY12铝合金；三、将微弧氧化后的LY12铝合金置于蒸馏水中封孔，即完成。本发明所得陶瓷膜空间稳定性和结合力均好；膜层厚度可控制在5～100μm，耐紫外辐照性好；太阳吸收率可控制在0.4～0.9。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备方法。
背景技术
LY12是含3.8％～4.9Cu、1.2％～1.8％Mg的高硬度铝合金，作为最为常用和最为重要的轻质结构材料已广泛应用于日常生活、工业、航空、航天等领域。而用于航空、航天、照相机、光学仪器、装饰等领域的LY12铝合金，由于需要借助其表面来控制温度和消除杂光，因此，对其太阳吸收率有特定的要求。
目前使LY12铝合金表面具有特定太阳吸收率的方法包括两类：一是通过阳极氧化着色或者电解着色得到的一种以阳极氧化膜为基础的涂层；另一类是粘结剂加染料混合后涂敷到基体表面。虽然这两种方法在LY12铝合金表面获得特定太阳吸收率的涂层已经应用于航空、航天、装饰等领域，但它们的空间稳定性、耐紫外辐照性、结合力等都不是很理想，且在制备过程中无法调节涂层的太阳吸收率。
发明内容
本发明为了解决现有方法使LY12铝合金表面具有特定太阳吸收率中存在空间稳定性、耐紫外辐照性和结合力均不好，且在制备过程中无法调节涂层的太阳吸收率的问题，而提供一种可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备方法。
可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备方法按以下步骤实现：一、采用化学除油工艺对LY12铝合金进行表面预处理，然后用蒸馏水清洗，再放入丙酮溶液中超声处理1～10min，经蒸馏水清洗后烘干；二、将烘干后的LY12铝合金置于微弧氧化电解槽中作为阳极，采用脉冲微弧氧化电源供电，在恒定电流模式下进行反应，得微弧氧化后的LY12铝合金；三、将微弧氧化后的LY12铝合金置于pH值为5.5～6.6、温度为94～100℃的蒸馏水中5～40min，即完成可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备；其中步骤二微弧氧化电解槽中的电解液由磷酸钠、氟化铵、乙二胺、硫酸亚铁、醋酸铜和乙二胺四乙酸钠溶解于水中制成，电解液中磷酸钠的浓度为5～20g/L，氟化铵的浓度为1～5g/L，乙二胺的浓度为5～20ml/L，硫酸亚铁的浓度为5～20g/L，醋酸铜的浓度为5～20g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为5～20g/L。
本发明通过微弧氧化技术在LY12铝合金表面获得氧化铝-氧化铁陶瓷膜，工艺简单、处理效率高、工艺成本低、无污染，所得陶瓷膜由内层致密层和外层的疏松层组成，空间稳定性和结合力均好；膜层厚度可控制在5～100μm，耐紫外辐照性好；本发明通过控制电解液中着色添加剂(硫酸亚铁和醋酸铜)的浓度，来调节陶瓷膜中氧化铁的含量，进而实现LY12铝合金表面太阳吸收率在0.4～0.9可控，且太阳吸收率是随着着色添加剂量的增加而增长，同时陶瓷膜具有高硬度、高耐腐蚀性、高稳定性、与基体结合力高的优势。
附图说明
图1是具体实施方式十六中LY12铝合金表面获得的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的元素分布图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备方法按以下步骤实现：一、采用化学除油工艺对LY12铝合金进行表面预处理，然后用蒸馏水清洗，再放入丙酮溶液中超声处理1～10min，经蒸馏水清洗后烘干；二、将烘干后的LY12铝合金置于微弧氧化电解槽中作为阳极，采用脉冲微弧氧化电源供电，在恒定电流模式下进行反应，得微弧氧化后的LY12铝合金；三、将微弧氧化后的LY12铝合金置于pH值为5.5～6.6、温度为94～100℃的蒸馏水中5～40min，即完成可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备；其中步骤二微弧氧化电解槽中的电解液由磷酸钠、氟化铵、乙二胺、硫酸亚铁、醋酸铜和乙二胺四乙酸钠溶解于水中制成，电解液中磷酸钠的浓度为5～20g/L，氟化铵的浓度为1～5g/L，乙二胺的浓度为5～20ml/L，硫酸亚铁的浓度为5～20g/L，醋酸铜的浓度为5～20g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为5～20g/L。
本实施方式步骤一中烘干是在温度为90～100℃的条件处理10min。
本实施方式步骤二中电解液温度通过冷却循环水控制。
本实施方式步骤二中干燥是在温度为90～100℃的条件处理10min。
本实施方式步骤二中磷酸钠为主成膜剂，氟化铵为辅助成膜剂，乙二胺为络合剂，硫酸亚铁和醋酸铜为着色添加剂，乙二胺四乙酸钠为电解液稳定剂。
本实施方式步骤三的目的是对微弧氧化后的LY12铝合金进行封孔。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一化学除油工艺是在温度为60～70℃的条件下处理1～3min，除油剂由碳酸钠和磷酸三钠溶解于水中制成，除油剂中碳酸钠的浓度为30～40g/L，磷酸三钠的浓度为50～60g/L。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一中放入丙酮溶液中超声处理8min。其它步骤及参数与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是步骤二中微弧氧化的条件是电流密度控制在2～10A/dm2，频率为50～2000Hz，占空比为10％～45％，电解液温度为10～30℃，反应时间为5～30min，然后用蒸馏水清洗并干燥。其它步骤及参数与具体实施方式三相同
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三不同的是步骤二中微弧氧化的条件是电流密度控制在6A/dm2，频率为800Hz，占空比为25％，电解液温度为20℃，反应时间为15min，然后用蒸馏水清洗并干燥。其它步骤及参数与具体实施方式三相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式四或五不同的是步骤二电解液中磷酸钠的浓度为20g/L，氟化铵的浓度为5g/L，乙二胺的浓度为20ml/L，硫酸亚铁的浓度为10～20g/L，醋酸铜的浓度为5～15g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为10g/L.其它步骤及参数与具体实施方式四或五相同.
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式四或五不同的是步骤二电解液中磷酸钠的浓度为20g/L，氟化铵的浓度为5g/L，乙二胺的浓度为20ml/L，硫酸亚铁的浓度为10g/L，醋酸铜的浓度为5g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为10g/L。其它步骤及参数与具体实施方式四或五相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式四或五不同的是步骤二电解液中磷酸钠的浓度为20g/L，氟化铵的浓度为5g/L，乙二胺的浓度为20ml/L，硫酸亚铁的浓度为12.5g/L，醋酸铜的浓度为7.5g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为10g/L。其它步骤及参数与具体实施方式四或五相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式四或五不同的是步骤二电解液中磷酸钠的浓度为20g/L，氟化铵的浓度为5g/L，乙二胺的浓度为20ml/L，硫酸亚铁的浓度为16.5g/L，醋酸铜的浓度为13.5g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为10g/L。其它步骤及参数与具体实施方式四或五相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式四或五不同的是步骤二电解液中磷酸钠的浓度为20g/L，氟化铵的浓度为5g/L，乙二胺的浓度为20ml/L，硫酸亚铁的浓度为20g/L，醋酸铜的浓度为15g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为10g/L。其它步骤及参数与具体实施方式四或五相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式十不同的是步骤三中将微弧氧化后的LY12铝合金置于pH值为6、温度为98℃的蒸馏水中20min。其它步骤及参数与具体实施方式十相同。
具体实施方式十二：本实施方式可控太阳吸收率的氧化铝氧化铁陶瓷膜的制备方法按以下步骤实现：一、采用化学除油工艺对LY12铝合金进行表面预处理，然后用蒸馏水清洗，再放入丙酮溶液中超声处理3min，经蒸馏水清洗后烘干；二、将烘干后的LY12铝合金置于微弧氧化电解槽中作为阳极，采用脉冲微弧氧化电源供电，在恒定电流模式下进行反应，得微弧氧化后的LY12铝合金；三、将微弧氧化后的LY12铝合金置于pH值为5.5、温度为95℃的蒸馏水中10min，即完成可控太阳吸收率的氧化铝氧化铁陶瓷膜的制备；其中步骤二微弧氧化电解槽中的电解液由磷酸钠、氟化铵、乙二胺、硫酸亚铁、醋酸铜和乙二胺四乙酸钠溶解于水中制成，电解液中磷酸钠的浓度为20g/L，氟化铵的浓度为5g/L，乙二胺的浓度为20ml/L，硫酸亚铁的浓度为10g/L，醋酸铜的浓度为5g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为10g/L。
本实施方式在LY12铝合金表面获得的氧化铝-氧化铁陶瓷膜均匀、致密且具有较高的强度与结合力，陶瓷膜的太阳吸收率可达到0.4。
具体实施方式十三：本实施方式可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备方法按以下步骤实现：一、采用化学除油工艺对LY12铝合金进行表面预处理，然后用蒸馏水清洗，再放入丙酮溶液中超声处理5min，经蒸馏水清洗后烘干；二、将烘干后的LY12铝合金置于微弧氧化电解槽中作为阳极，采用脉冲微弧氧化电源供电，在恒定电流模式下进行反应，得微弧氧化后的LY12铝合金；三、将微弧氧化后的LY12铝合金置于pH值为6、温度为96℃的蒸馏水中15min，即完成可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备；其中步骤二微弧氧化电解槽中的电解液由磷酸钠、氟化铵、乙二胺、硫酸亚铁、醋酸铜和乙二胺四乙酸钠溶解于水中制成，电解液中磷酸钠的浓度为20g/L，氟化铵的浓度为5g/L，乙二胺的浓度为20ml/L，硫酸亚铁的浓度为10g/L，醋酸铜的浓度为7.5g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为10g/L.
本实施方案在LY12铝合金表面获得的氧化铝-氧化铁陶瓷膜均匀、致密且具有较高的强度与结合力，陶瓷膜的太阳吸收率可达到0.6。
具体实施方式十四：本实施方式可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备方法按以下步骤实现：一、采用化学除油工艺对LY12铝合金进行表面预处理，然后用蒸馏水清洗，再放入丙酮溶液中超声处理6min，经蒸馏水清洗后烘干；二、将烘干后的LY12铝合金置于微弧氧化电解槽中作为阳极，采用脉冲微弧氧化电源供电，在恒定电流模式下进行反应，得微弧氧化后的LY12铝合金；三、将微弧氧化后的LY12铝合金置于pH值为6.6、温度为98℃的蒸馏水中25min，即完成可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备；其中步骤二微弧氧化电解槽中的电解液由磷酸钠、氟化铵、乙二胺、硫酸亚铁、醋酸铜和乙二胺四乙酸钠溶解于水中制成，电解液中磷酸钠的浓度为20g/L，氟化铵的浓度为5g/L，乙二胺的浓度为20ml/L，硫酸亚铁的浓度为16.5g/L，醋酸铜的浓度为13.5g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为10g/L。
本实施方案在LY12铝合金表面获得的氧化铝-氧化铁陶瓷膜均匀、致密且具有较高的强度与结合力，陶瓷膜的太阳吸收率可达到0.8。
具体实施方式十五：本实施方式可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备方法按以下步骤实现：一、采用化学除油工艺对LY12铝合金进行表面预处理，然后用蒸馏水清洗，再放入丙酮溶液中超声处理8min，经蒸馏水清洗后烘干；二、将烘干后的LY12铝合金置于微弧氧化电解槽中作为阳极，采用脉冲微弧氧化电源供电，在恒定电流模式下进行反应，得微弧氧化后的LY12铝合金；三、将微弧氧化后的LY12铝合金置于pH值为6、温度为98℃的蒸馏水中35min，即完成可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备；其中步骤二微弧氧化电解槽中的电解液由磷酸钠、氟化铵、乙二胺、硫酸亚铁、醋酸铜和乙二胺四乙酸钠溶解于水中制成，电解液中磷酸钠的浓度为20g/L，氟化铵的浓度为5g/L，乙二胺的浓度为520ml/L，硫酸亚铁的浓度为20g/L，醋酸铜的浓度为15g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为10g/L。
本实施方案在LY12铝合金表面获得的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的太阳吸收率达到0.9。
具体实施方式十六：本实施方式可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备方法按以下步骤实现：一、采用化学除油工艺对LY12铝合金进行表面预处理，然后用蒸馏水清洗，再放入丙酮溶液中超声处理10min，经蒸馏水清洗后烘干；二、将烘干后的LY12铝合金置于微弧氧化电解槽中作为阳极，采用脉冲微弧氧化电源供电，在恒定电流模式下进行反应，得微弧氧化后的LY12铝合金；三、将微弧氧化后的LY12铝合金置于pH值为6.6、温度为100℃的蒸馏水中40min，即完成可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备；其中步骤二微弧氧化电解槽中的电解液由磷酸钠、氟化铵、乙二胺、硫酸亚铁、醋酸铜和乙二胺四乙酸钠溶解于水中制成，电解液中磷酸钠的浓度为20g/L，氟化铵的浓度为5g/L，乙二胺的浓度为20ml/L，硫酸亚铁的浓度为10～20g/L，醋酸铜的浓度为5～15g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为10g/L。
本实施方案在LY12铝合金表面获得的氧化铝-氧化铁陶瓷膜，经检测如图1所示，其太阳吸收率在0.4～0.9可控。
Claims (7)
1.一种可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备方法，其特征在于可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备方法按以下步骤实现：一、采用化学除油工艺对LY12铝合金进行表面预处理，然后用蒸馏水清洗，再放入丙酮溶液中超声处理1～10min，经蒸馏水清洗后烘干；二、将烘干后的LY12铝合金置于微弧氧化电解槽中作为阳极，采用脉冲微弧氧化电源供电，在恒定电流模式下进行反应，得微弧氧化后的LY12铝合金；三、将微弧氧化后的LY12铝合金置于pH值为5.5～6.6、温度为94～100℃的蒸馏水中5～40min，即完成可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备；其中步骤二微弧氧化电解槽中的电解液由磷酸钠、氟化铵、乙二胺、硫酸亚铁、醋酸铜和乙二胺四乙酸钠溶解于水中制成，电解液中磷酸钠的浓度为5～20g/L，氟化铵的浓度为1～5g/L，乙二胺的浓度为5～20ml/L，硫酸亚铁的浓度为5～20g/L，醋酸铜的浓度为5～20g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为5～20g/L。
2.根据权利要求1所述的可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备方法，其特征在于步骤二中微弧氧化的条件是电流密度控制在2～10A/dm2，频率为50～2000Hz，占空比为10％～45％，电解液温度为10～30℃，反应时间为5～30min，然后用蒸馏水清洗并干燥。
3.根据权利要求2所述的可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备方法，其特征在于步骤二电解液中磷酸钠的浓度为20g/L，氟化铵的浓度为5g/L，乙二胺的浓度为20ml/L，硫酸亚铁的浓度为10～20g/L，醋酸铜的浓度为5～15g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为10g/L。
4.根据权利要求2所述的可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备方法，其特征在于步骤二电解液中磷酸钠的浓度为20g/L，氟化铵的浓度为5g/L，乙二胺的浓度为20ml/L，硫酸亚铁的浓度为10g/L，醋酸铜的浓度为5g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为10g/L。
5.根据权利要求2所述的可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备方法，其特征在于步骤二电解液中磷酸钠的浓度为20g/L，氟化铵的浓度为5g/L，乙二胺的浓度为20ml/L，硫酸亚铁的浓度为12.5g/L，醋酸铜的浓度为7.5g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为10g/L。
6.根据权利要求2所述的可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备方法，其特征在于步骤二电解液中磷酸钠的浓度为20g/L，氟化铵的浓度为5g/L，乙二胺的浓度为20ml/L，硫酸亚铁的浓度为16.5g/L，醋酸铜的浓度为13.5g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为10g/L。
7.根据权利要求2所述的可控太阳吸收率的氧化铝-氧化铁陶瓷膜的制备方法，其特征在于步骤二电解液中磷酸钠的浓度为20g/L，氟化铵的浓度为5g/L，乙二胺的浓度为20ml/L，硫酸亚铁的浓度为20g/L，醋酸铜的浓度为15g/L，乙二胺四乙酸钠的浓度为10g/L。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |