CN102337572B - 一种硅铜铸造铝合金的染色阳极氧化方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种硅铜铸造铝合金的染色阳极氧化方法，包括如下步骤：振动研磨、脱脂、除渍、阳极氧化、醋酸液体处理、染色处理以及封闭。经本发明的染色阳极氧化方法得到的硅酮铸造铝合金具有如下特点：1、去除了铸件表面在铸造时形成的致密氧化皮；2、由于除渍槽液采用了氢氟酸和高浓度的硝酸，对去除工件表面的硅铜效果显著；3、在氧化过程中采用软启动，保证产品在氧化初始阶段，电流平稳上升，产生的热量能及时散发，产品不被烧毁；电压缓慢上升,持续的生成氧化膜；4、在氧化后用醋酸进行清洗,由于醋酸分子活跃,能赶出铸造缺陷中残留的硫酸,从而能减少产品在后道染色工序中产生的流痕、发花等缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及硅铜铝合。
背景技术
为了提高铝的机械性能和可铸造性，往往在铝金属中加入一定的硅元素和铜元素，这些合金元素的加入，对提高产品的机械性能和可铸造性确实有很大帮助。然而，这些元素的加入对产品的阳极氧化造成了很大困难，硅元素的加入使铝合金的导电产生困难；要生成氧化膜，势必要保持一定的电压，而铜元素的存在，容易导致产品富铜相的溶解甚至整个工件的熔毁。另外，上述现有解决方法还存在以下不足之处：
1、现有方法采用直流脉冲氧化电源，脉冲参数难以确定，效果不明
显，氧化电源成本较高,一般中小企业难以承受；
2、现有氧化方法氧化后产品染色不均匀,有流痕,漏白等现象。
发明内容
本发明的目的在于，克服上述现有技术的不足，提供针对硅铜铝合金的染色阳极氧化方法。本发明提到的硅铜铝合金，是指标称Si≥7%，Cu≥2%。具体方案如下：
一种硅铜铸造铝合金的染色阳极氧化方法，包括如下步骤。
（1）振动研磨：将产品放入瓷质研磨石中,振动研磨20～30分钟；
（2）脱脂；采用通用的铝合金脱脂方法即可；
（3）除渍：将步骤（2）处理过的硅酮铸造铝合金用除渍液在20-30度下处理5～6分钟；
（4）阳极氧化：将步骤（3）处理过的硅酮铸造铝合金放入阳极氧化槽液中处理，采用软启动直流电源，设置恒流氧化，氧化电流密度为0.7～0.9A/dm2,慢升时间为6～8分钟，氧化温度为17～21℃，氧化时间50～60分钟；
（5）醋酸液体处理：将步骤（4）处理过的硅酮铸造铝合金放入醋酸液体中处理，在38～42℃下处理时间4～5分钟；
（6）染色处理：将步骤（5）处理过的硅酮铸造铝合金放入染色槽液，在45～55℃下染色10～15分钟；
（7）封闭：将步骤（6）处理过的硅酮铸造铝合金用纯水或醋酸镍盐进行封闭。
所述除渍液包含体积比如下的组分：硝酸：45～55%，氢氟酸：2～3%，其余成份为水。
所述阳极氧化槽液中硫酸浓度为150～200g/l,铝离子≤15g/l,氯离子浓度≤0.2g/l。
所述醋酸液体的浓度为8～11g/l,去离子水为溶剂。
所述染色槽液的pH值为5～6，其中黑色染料的浓度是10～15g/l，
所述黑色染料是酸性毛元ATT或者苯胺黑。
与现有技术相比，本发明的的技术效果如下：
1、由于在氧化前对工件采用振动研磨处理，能去除铸件表面在铸造时形成的致密氧化皮，对形状不规则的产品效果尤其明显；
2、由于除渍槽液采用了氢氟酸和高浓度的硝酸，对去除工件表面的硅铜效果显著；
3、在氧化过程中采用软启动，慢升时间为6～8分钟，能保证产品在氧化初始阶段，电流平稳上升，产生的热量能及时散发，产品不被烧毁。采用电流密度为0.7～0.9A/dm2对产品进行氧化,能保证在氧化过程中,电压缓慢上升,持续的生成氧化膜,避免采用恒压氧化中电压设置不当,工件烧毁,或电压设置过低,生不成氧化膜或生成膜较薄的现象；
4、在氧化后用醋酸进行清洗,由于醋酸分子活跃,能赶出铸造缺陷中残留的硫酸,从而能减少产品在后道染色工序中产生的流痕,发花等缺陷。
附图说明
图1为实施例1至3中用到的氧化工件结构示意图；
图2为实施例4用到的氧化工件结构示意图。
具体实施方式
下面，用实施例来进一步说明本发明内容，但本发明的保护范围并不仅限于实施例。对本领域的技术人员在不背离本发明精神和保护范围的情况下做出的其它的变化和修改，仍包括在本发明保护范围之内。
实施例1
本实施例在于说明本发明在硅铜铸铝合金染色阳极氧化中的的应用。
①制备样品：如图1是汽车顶篷翻转系统用到的一个液压阀体，其材质为铸铝A380，要求进行黑色阳极氧化，将机加工的工件放入振动研磨机进行振动研磨20分钟。
②将研磨过的产品上挂，脱脂，在上挂时保证产品与挂具充分接触。
③将脱脂后的产品放入除渍液（硝酸：50±5%，氢氟酸：2～3%，其余成份为水，以上比例均为体积比）中处理，温度为常温，处理时间5～6分钟。
④阳极氧化槽液配制和阳极氧化处理：阳极氧化槽液配制，该阳极氧化槽液是硫酸氧化槽液，其中，硫酸浓度为150～200g/l,铝离子≤15g/l,氯离子浓度≤0.2g/l。将经过③处理后的产品放入氧化槽进行氧化处理，
阳极氧化处理采用软启动直流电源，设置恒流氧化，氧化电流密度为0.9A/dm2,慢升时间为6～8分钟，氧化温度为17～21℃，氧化时间50分钟。
⑤醋酸洗：将经过阳极氧化处理的工件放入醋酸浓度8～11g/l（所述醋酸用去离子水配制）,温度38～42℃，处理时采用空气搅动槽液，处理时间4～5分钟。
⑥染色槽液的配制和染色处理：将经过酸酸洗的产品放入染色槽（黑色染料浓度为10～15g/l,pH:5～6,温度50±5℃）中进行染色，染色时间10～15分钟。
⑦封闭：封闭采用醋酸镍盐封闭。
⑧检测：产品氧化膜厚度为10微米，表面颜色均匀，在每道工序之间都有2～3道水洗。
实施例2
本实施例在于说明本发明在硅铜铸铝合金染色阳极氧化中的的应用。
①制备样品：如图1是汽车顶篷翻转系统用到的一个液压阀体，其材质为铸铝A380，要求进行黑色阳极氧化，将机加工的工件放入振动研磨机进行振动研磨30分钟。
②将研磨过的产品上挂，脱脂，在上挂时保证产品与挂具充分接触。
③将脱脂后的产品放入除渍液（硝酸：50±5%，氢氟酸：2～3%，其余成份为水，以上比例均为体积比）中处理，温度为常温，处理时间5分钟。
④阳极氧化槽液配制和阳极氧化处理：阳极氧化槽液配制，该阳极氧化槽液是硫酸氧化槽液，其中，硫酸浓度为150～200g/l,铝离子≤15g/l,氯离子浓度≤0.2g/l。将经过③处理后的产品放入氧化槽进行氧化处理，
阳极氧化处理采用软启动直流电源，设置恒流氧化，氧化电流密度为0.7A/dm2,慢升时间为8分钟，氧化温度为17～21℃，氧化时间60分钟。
⑤醋酸洗：将经过阳极氧化处理的工件放入醋酸浓度8～11g/l,温度38～42℃，采用去离子水配制的槽液中进行处理，处理时采用空气搅动槽液，处理时间5分钟。
⑥染色槽液的配制和染色处理：将经过酸酸洗的产品放入染色槽（黑色染料浓度为10～15g/l,pH:5～6,温度50±5℃）中进行染色，染色时间10分钟。
⑦封闭：封闭采用醋酸镍盐封闭。
⑧检测：产品氧化膜厚度为12微米，表面颜色均匀，在每道工序之间都有2～3道水洗。
实施例3
本实施例在于说明本发明在硅铜铸铝合金染色阳极氧化中的的应用。
①制备样品：如图1是汽车顶篷翻转系统用到的一个液压阀体，其材质为铸铝A380，要求进行黑色阳极氧化，将机加工的工件放入振动研磨机进行振动研磨25分钟。
②将研磨过的产品上挂，脱脂，在上挂时保证产品与挂具充分接触。
③将脱脂后的产品放入除渍液（硝酸：50±5%，氢氟酸：2～3%，其余成份为水，以上比例均为体积比）中处理，温度为常温，处理时间5分钟。
④阳极氧化槽液配制和阳极氧化处理：阳极氧化槽液配制，该阳极氧化槽液是硫酸氧化槽液，其中，硫酸浓度为150～200g/l,铝离子≤15g/l,氯离子浓度≤0.2g/l。将经过③处理后的产品放入氧化槽进行氧化处理，阳极氧化处理采用软启动直流电源，设置恒流氧化，氧化电流密度为0.8A/dm2,慢升时间为8分钟，氧化温度为17～21℃，氧化时间55分钟。
⑤醋酸洗：将经过阳极氧化处理的工件放入醋酸浓度8～11g/l,温度38～42℃，采用去离子水配制的槽液中进行处理，处理时采用空气搅动槽液，处理时间5分钟。
⑥染色槽液的配制和染色处理：将经过酸酸洗的产品放入染色槽（黑色染料浓度为10～15g/l,pH:5～6,温度50±5℃）中进行染色，染色时间10分钟。
⑦封闭：封闭采用醋酸镍盐封闭。
⑧检测：产品氧化膜厚度为11微米，表面颜色均匀。在每道工序之间都有2～3道水洗。
实施例4
本实施例在于说明本发明在硅铜铸铝合金染色阳极氧化中的的应用。
①制备样品：如图3是汽车油压系统用到的一个阀体，其材质为铸铝AlSi9Cu3，要求进行黑色阳极氧化，将机加工的工件放入振动研磨机进行振动研磨25分钟。
②将研磨过的产品上挂，脱脂，在上挂时保证产品与挂具充分接触。
③将脱脂后的产品放入除渍液（硝酸：50±5%，氢氟酸：2～3%，其余成份为水，以上比例均为体积比）中处理，温度为常温，处理时间5分钟。
④阳极氧化槽液配制和阳极氧化处理：阳极氧化槽液配制，该阳极氧化槽液是硫酸氧化槽液，其中，硫酸浓度为150～200g/l,铝离子≤15g/l,氯离子浓度≤0.2g/l。将经过③处理后的产品放入氧化槽进行氧化处理，阳极氧化处理采用软启动直流电源，设置恒流氧化，氧化电流密度为0.9A/dm2,慢升时间为8分钟，氧化温度为17～21℃，氧化时间55分钟。
⑤醋酸洗：将经过阳极氧化处理的工件放入醋酸浓度8～11g/l,温度38～42℃，采用去离子水配制的槽液中进行处理，处理时采用空气搅动槽液，处理时间5分钟。
⑥染色槽液的配制和染色处理：将经过酸酸洗的产品放入染色槽（黑色染料浓度为10～15g/l,pH:5～6,温度50±5℃）中进行染色，染色时间10分钟。
⑦封闭：封闭采用醋酸镍盐封闭。
⑧检测：产品氧化膜厚度为12微米，表面颜色均匀。在每道工序之间都有2～3道水洗。
对比例1
本对比例例旨在说明采用较大的电流密度1.2A/ dm2 ,产品表面不能形成致密的氧化膜。
①制备样品：如图1是汽车顶篷翻转系统用到的一个液压阀体，其材质为铸铝A380，要求进行黑色阳极氧化，将机加工的工件放入振动研磨机进行振动研磨20分钟。
②将研磨过的产品上挂，脱脂，在上挂时保证产品与挂具充分接触。
③将脱脂后的产品放入除渍液（硝酸：50±5%，氢氟酸：2～3%，其余成份为水，以上比例均为体积比）中处理，温度为常温，处理时间5～6分钟。
④阳极氧化槽液配制和阳极氧化处理：阳极氧化槽液配制，该阳极氧化槽液是硫酸氧化槽液，其中，硫酸浓度为150～200g/l,铝离子≤15g/l,氯离子浓度≤0.2g/l。将经过③处理后的产品放入氧化槽进行氧化处理，阳极氧化处理采用软启动直流电源，设置恒流氧化，氧化电流密度为1.2A/dm2,慢升时间为3分钟，氧化温度为17～21℃，氧化时间50分钟。
⑤醋酸洗：将经过阳极氧化处理的工件放入醋酸浓度8～11g/l,温度38～42℃，采用去离子水配制的槽液中进行处理，处理时采用空气搅动槽液，处理时间4～5分钟。
⑥染色槽液的配制和染色处理：将经过酸酸洗的产品放入染色槽（黑色染料浓度为10～15g/l,pH:5～6,温度50±5℃）中进行染色，染色时间10～15分钟。
⑦封闭：封闭采用醋酸镍盐封闭。
⑧检测：产品氧化膜厚度为50微米，表面虽有黒色，但是用手可以搓掉，氧化膜粉化。在每道工序之间都有2～3道水洗。
对比例2
本对比例在于说明采用较高电压对硅铜铸铝合金进行染色阳极氧化，产品表面不能形成合格的氧化膜。
①制备样品：如图1是汽车顶篷翻转系统用到的一个液压阀体，其材质为铸铝A380，要求进行黑色阳极氧化，将机加工的工件放入振动研磨机进行振动研磨20分钟。
②将研磨过的产品上挂，脱脂，在上挂时保证产品与挂具充分接触。
③将脱脂后的产品放入除渍液（硝酸：50±5%，氢氟酸：2～3%，其余成份为水，以上比例均为体积比）中处理，温度为常温，处理时间5～6分钟。
④阳极氧化槽液配制和阳极氧化处理：阳极氧化槽液配制，该阳极氧化槽液是硫酸氧化槽液，其中，硫酸浓度为150～200g/l,铝离子≤15g/l,氯离子浓度≤0.2g/l。将经过③处理后的产品放入氧化槽进行氧化处理，阳极氧化处理采用软启动直流电源，设置恒压氧化，氧化电压为15V,慢升时间为3分钟，氧化温度为17～21℃，氧化时间50分钟。
⑤醋酸洗：将经过阳极氧化处理的工件放入醋酸浓度8～11g/l,温度38～42℃，采用去离子水配制的槽液中进行处理，处理时采用空气搅动槽液，处理时间4～5分钟。
⑥染色槽液的配制和染色处理：将经过酸酸洗的产品放入染色槽（黑色染料浓度为10～15g/l,pH:5～6,温度50±5℃）中进行染色，染色时间10～15分钟。
⑦封闭：封闭采用醋酸镍盐封闭。
⑧检测：产品氧化膜厚度为30微米，表面虽有黒色，但是用手可以搓掉，氧化膜粉化。在每道工序之间都有2～3道水洗。
对比例3
本对比例在于说明采用较低电压对硅铜铸铝合金进行染色阳极氧
化，产品表面能形成氧化膜，较薄。
①制备样品：如图1是汽车顶篷翻转系统用到的一个液压阀体，其材质为铸铝A380，要求进行黑色阳极氧化，将机加工的工件放入振动研磨机进行振动研磨20分钟。
②将研磨过的产品上挂，脱脂，在上挂时保证产品与挂具充分接触。
③将脱脂后的产品放入除渍液（硝酸：50±5%，氢氟酸：2～3%，其余成份为水，以上比例均为体积比）中处理，温度为常温，处理时间5～6分钟。
④阳极氧化槽液配制和阳极氧化处理：阳极氧化槽液配制，该阳极氧化槽液是硫酸氧化槽液，其中，硫酸浓度为150～200g/l,铝离子≤15g/l,氯离子浓度≤0.2g/l。将经过③处理后的产品放入氧化槽进行氧化处理，阳极氧化处理采用软启动直流电源，设置恒压氧化，氧化电压为9V,慢升时间为3分钟，氧化温度为17～21℃，氧化时间50分钟。
⑤醋酸洗：将经过阳极氧化处理的工件放入醋酸浓度8～11g/l,温度38～42℃，采用去离子水配制的槽液中进行处理，处理时采用空气搅动槽液，处理时间4～5分钟。
⑥染色槽液的配制和染色处理：将经过酸酸洗的产品放入染色槽（黑色染料浓度为10～15g/l,pH:5～6,温度50±5℃）中进行染色，染色时间10～15分钟。
⑦封闭：封闭采用醋酸镍盐封闭，由于此封闭工艺为本技术领域人员所共知，所以不再多述。
⑧检测：产品氧化膜厚度为3微米，表面只能染上很浅的颜色，其实在氧化过程中，氧化时间到30分钟时电流已趋近于零。
本发明人通过实验，对铸造硅铜铝合金的染色阳极氧化，在前处理过程中，用振动研磨的方法能均匀的去除产品表面在铸造时形成的致密氧化皮，用氢氟酸和高浓度的硝酸能有效的去除合金中的硅铜元素，为产品表面能染上均匀的颜色提供了前提条件，在氧化时采用软启动，升流时间控制在6～8分钟，电流密度控制在0.7～0.9A/dm2,能保证产品持续的生成氧化膜，而不使产品在氧化过程中熔毁，为产品的染色提供了合格的阳极氧化膜，而在氧化后产品置于8～11g/l，38～42度的的醋酸中进行充分清洗，能赶出残留在铸造缺陷中的硫酸，大大的减少了染色不良。
Claims (5)
1.一种硅铜铸造铝合金的染色阳极氧化方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）振动研磨：将产品放入瓷质研磨石中,振动研磨20～30分钟；
（2）脱脂；采用通用的铝合金脱脂方法即可；
（3）除渍：将步骤（2）处理过的硅铜铸造铝合金用除渍液在20-30度下处理5～6分钟；
（4）阳极氧化：将步骤（3）处理过的硅铜铸造铝合金放入阳极氧化槽液中处理，采用软启动直流电源，设置恒流氧化，氧化电流密度为0.7～0.9A/dm2,慢升时间为6～8分钟，氧化温度为17～21℃，氧化时间50～60分钟；
（5）醋酸液体处理：将步骤（4）处理过的硅铜铸造铝合金放入醋酸液体中处理，在38～42℃下处理时间4～5分钟；
（6）染色处理：将步骤（5）处理过的硅铜铸造铝合金放入染色槽液，在45～55℃下染色10～15分钟；
（7）封闭：将步骤（6）处理过的硅铜铸造铝合金用纯水或醋酸镍盐进行封闭；
所述阳极氧化槽液中硫酸浓度为150～200g/l,铝离子≤15g/l,氯离子浓度≤0.2g/l。
2.根据权利要求1所述的染色阳极氧化方法，其特征在于，所述除渍液包含体积比如下的组分：硝酸：45～55%，氢氟酸：2～3%，其余成份为水。
3.根据权利要求1所述的染色阳极氧化方法，其特征在于，所述醋酸液体的浓度为8～11g/l,去离子水为溶剂。
4.根据权利要求1所述的染色阳极氧化方法，其特征在于，所述染色槽液的pH值为5～6，其中黑色染料的浓度是10～15g/l。
5.根据权利要求4所述的染色阳极氧化方法，其特征在于，所述黑色染料是酸性毛元ATT或者苯胺黑。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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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 | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: JIANGSU RUIER LONGDING INDUSTRIAL CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI RUIER INDUSTRIAL CO., LTD. Effective date: 20150424 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 201805 JIADING, SHANGHAI TO: 212136 ZHENJIANG, JIANGSU PROVINCE |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150424 Address after: 212136 No. 26 Zhongxing West Road, Yao Qiao Town, Zhenjiang New District, Jiangsu, Zhenjiang Patentee after: JIANGSU RUIER LONGDING INDUSTRIAL CO., LTD. Address before: 201805 No. 625 South Miquan Road, block 1, Anting Dazhong Industrial Park, Shanghai, Jiading District Patentee before: Shanghai Ruier Industrial Co., Ltd. |