CN102888643B - 铝合金硬质阳极氧化电解液及方法 - Google Patents

铝合金硬质阳极氧化电解液及方法 Download PDF

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Abstract

一种铝合金硬质阳极氧化电解液及方法，该方法包括以下步骤：脱脂→碱咬→中和→抛光→中和→硬质阳极氧化→二次阳极处理→封孔→烘烤；其中硬质阳极氧化时使用的硬质阳极氧化电解液，每升该电解液中其包括以下组分：(a)甲酸50～120g；(c)丙二酸20～40g；(d)硫酸镍10g。通过本发明的铝合金硬质阳极氧化电解液及方法生成具有润滑性的硬质阳极氧化膜。

Description

铝合金硬质阳极氧化电解液及方法
【技术领域】
本发明涉及一种铝合金硬质阳极氧化电解液及方法，且特别涉及一种制备具有润滑性的硬质阳极氧化膜的电解液及方法。
【背景技术】
硬质阳极氧化电解方法很多，目前广泛使用的有(1)硫酸硬质阳极氧化法；(2)草酸硬质阳极氧化法；(3)混酸型硬质阳极氧化法。
铝合金材料由于表面质软、耐磨性差及摩擦系数高等缺陷，所以在使用时需进行铝及铝合金的摩擦学表面改性处理，即首先在铝合金表面进行硬质阳极氧化，然后在铝合金膜表面及内部沉积各种润滑性物质形成润滑涂层，从而使铝合金表面摩擦系数降低。
铝或铝合金阳极氧化后表面分布着大量纳米级的孔洞，存在着较高的自由能，但固体表面不能像液体通过减少表面积的方法来降低体系的表面自由能，只能吸附外部介质来降低体系的自由能。因此，为了获得具有润滑性的硬质阳极氧化膜，传统的方法是将阳极后的铝或铝合金浸泡在纳米润滑颗粒的水分散液中，然而该方法的缺点为纳米颗粒容易团聚长大，当颗粒直径大于氧化膜孔的直径时，导致润滑颗粒无法进入到阳极氧化形成的孔，从而影响阳极氧化膜的润滑效果。
【发明内容】
有鉴于此，本发明的目的是提供一种铝合金硬质阳极氧化电解液及方法，通过该铝合金硬质阳极氧化电解液及方法生成具有润滑性的硬质阳极氧化膜。
为了达到上述目的，本发明提供了一种铝合金硬质阳极氧化电解液，每升该电解液中包括以下组分：
(a)甲酸      50～120g；
(c)丙二酸    20～40g；
(d)硫酸镍    10g。
特别地，上述铝合金硬质阳极氧化电解液，每升该电解液中包括以下组分：
(a)甲酸      80g；
(c)丙二酸    20g；
(d)硫酸镍    10g。
特别地，上述铝合金硬质阳极氧化电解液，每升该电解液中包括以下组分：
(a)甲酸      110g；
(c)丙二酸    40g；
(d)硫酸镍    10g。
另外，本发明还提供一种铝合金硬质阳极氧化方法，其包括以下步骤：
脱脂→碱咬→中和→抛光→中和→硬质阳极氧化→二次阳极处理→封孔→烘烤；其中硬质阳极氧化时使用的硬质阳极氧化电解液，每升该电解液其包括以下组分：
(a)甲酸      50～120g；
(c)丙二酸    20～40g；
(d)硫酸镍    10g。
特别地，上述硬质阳极氧化时电压为30～100V,电流密度为2.0～3.5A/dm2，处理时间为30～300min，处理温度为15～21℃。
特别地，上述二次阳极处理时以硫酸和四硫钼酸铵为电解液，温度为20～24℃，电流密度为0.25～1A/dm2，处理时间为30～120s。
特别地，上述封孔时用浓度为0.7g/L的醋酸镍封孔剂进行封孔，封孔温度为80℃，pH为5～6，处理时间为10min。
特别地，上述各步骤中有水洗制程。
特别地，二次阳极氧化后得到的硬质阳极氧化膜厚度为30～300μm。
相较于现有技术，本发明的铝合金硬质阳极氧化电解液及方法，能够获得30～300μm的硬质氧化膜层，在铝合金表面形成润滑涂层，且润滑涂层与基材结合紧密，还可以制得更耐磨耗、耐高热及抗超高压电气绝缘性的铝合金，使其可以应用于电子、计算机、航天工业、国防军品、精密机械零件以及太阳能设备等未来科技中。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将经脱脂、碱咬、中和、抛光及中和处理后的铝合金工件浸渍酸液槽中进行硬质阳极氧化处理30min，电压为30V，电流密度为2.0A/dm2，处理温度为19～21℃，其中硬质阳极氧化时使用的电解液每升中包括以下组分：
(a)甲酸      80g；
(c)丙二酸    20g；
(d)硫酸镍    10g。
然后将硬质阳极氧化处理后的铝合金工件放入以硫酸和四硫钼酸铵为电解液的混合液中，以铝为阴极通电进行第二次阳极氧化处理，处理温度为22～24℃，电流密度为0.25A/dm2，处理时间为60s，通过第二次阳极氧化获得具有润滑层的阳极氧化膜；然后用浓度为0.7g/L的醋酸镍封孔剂进行封孔，封孔温度为80℃，pH＝5～6，封孔处理10min，即可得到具有很好润滑性的硬质氧化膜产品。
实施例2
将经脱脂、碱咬、中和、抛光及中和处理后的铝合金工件浸渍酸液槽中进行硬质阳极氧化处理90min，电压为60V，电流密度为3.5A/dm2，处理温度为17～19℃，其中硬质阳极氧化时使用的电解液每升中包括以下组分：
(a)甲酸      110g；
(c)丙二酸    40g；
(d)硫酸镍    10g。
然后将硬质阳极氧化处理后的铝合金工件放入以硫酸和四硫钼酸铵为电解液的混合液中，以石墨为阴极通电进行第二次阳极氧化处理，处理温度为20～22℃，电流密度为1A/dm2，处理时间为120s，通过第二次阳极氧化获得具有润滑层的阳极氧化膜；然后用浓度为0.7g/L的醋酸镍封孔剂进行封孔，封孔温度为80℃，pH＝5～6，封孔处理10min，即可得到具有很好润滑性的硬质氧化膜产品。
实施例3
将经脱脂、碱咬、中和、抛光及中和处理后的铝合金工件浸渍酸液槽中进行硬质阳极氧化处理240min，电压为90V，电流密度为3.5A/dm2，处理温度为15～17℃，其中硬质阳极氧化时使用的电解液每升中包括以下组分：
(a)甲酸      110g；
(c)丙二酸    40g；
(d)硫酸镍    10g。
然后将硬质阳极氧化处理后的铝合金工件放入以硫酸和四硫钼酸铵为电解液的混合液中，以石墨为阴极通电进行第二次阳极氧化处理，处理温度为20～22℃，电流密度为1A/dm2，处理时间为120s，通过第二次阳极氧化获得具有润滑层的阳极氧化膜；然后用浓度为0.7g/L的醋酸镍封孔剂进行封孔，封孔温度为80℃，pH＝5～6，封孔处理10min，即可得到具有很好润滑性的硬质氧化膜产品。
本发明的铝合金硬质阳极氧化电解液及方法，能够获得30～300μm的硬质氧化膜层，在铝合金表面形成润滑涂层，且润滑涂层与基材结合紧密，还可以制得更耐磨耗、耐高热及抗超高压电气绝缘性的铝合金，使其可以应用于电子、计算机、航天工业、国防军品、精密机械零件以及太阳能设备等未来科技中。
需指出的是，本发明不限于上述实施方式，任何熟悉本专业的技术人员基于本发明技术方案对上述实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，都落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种铝合金硬质阳极氧化电解液，其特征在于，每升该电解液中包括以下组分：
(a)甲酸    50～120g；
(c)丙二酸  20～40g；
(d)硫酸镍  10g。
2.根据权利要求1所述的铝合金硬质阳极氧化电解液，其特征在于，每升该电解液中包括以下组分：
(a)甲酸    80g；
(c)丙二酸  20g；
(d)硫酸镍  10g。
3.根据权利要求1所述的铝合金硬质阳极氧化电解液，其特征在于，每升该电解液中包括以下组分：
(a)甲酸    110g；
(c)丙二酸  40g；
(d)硫酸镍  10g。
4.一种铝合金硬质阳极氧化方法，其特征在于，其包括以下步骤：
脱脂→碱咬→中和→抛光→中和→硬质阳极氧化→二次阳极处理→封孔→烘烤；其中硬质阳极氧化时使用的硬质阳极氧化电解液，每升该电解液中包括以下组分：
(a)甲酸    50～120g；
(c)丙二酸  20～40g；
(d)硫酸镍  10g。
5.根据权利要求4所述的铝合金硬质阳极氧化方法，其特征在于，上述硬质阳极氧化时电压为30～100V,电流密度为2.0～3.5A/dm2，处理时间为30～300min，处理温度为15～21℃。
6.根据权利要求4所述的铝合金硬质阳极氧化方法，其特征在于，上述二次阳极处理时以硫酸和四硫钼酸铵为电解液，处理温度为20～24℃，电流密度为0.25～1A/dm2，处理时间为30～120s。
7.根据权利要求4所述的铝合金硬质阳极氧化方法，其特征在于，上述封孔时用浓度为0.7g/L的醋酸镍封孔剂进行封孔，封孔温度为80℃，pH为5～6，处理时间为10min。
8.根据权利要求4所述的铝合金硬质阳极氧化方法，其特征在于，上述各步骤中有水洗制程。
9.根据权利要求4所述的铝合金硬质阳极氧化方法，其特征在于，上述二次阳极氧化后得到的阳极氧化膜厚度为30～300um。
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