CN103484913A - 铝合金硬质阳极氧化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金硬质阳极氧化处理工艺，其包括以下步骤：先对铝合金工件表面进行脱脂、水洗处理，然后放入电解液中进行硬质阳极氧化处理，最后用清水洗净，烘干；所述每升电解液中包括以下组分：硫酸150-180g，铝离子5-15g；所述阳极氧化处理步骤如下：控制电解液温度为18-21℃，氧化电压为14-18V，先用低电流密度1-2A/dm2进行硬质阳极氧化12-15min，再用高电流密度5-7A/dm2进行硬质阳极氧化80-100min。本发明铝合金硬质阳极氧化处理工艺在常温下进行，省去了对电解液进行降温的繁琐步骤，节材节能，处理后的铝合金硬质阳极氧化膜的厚度为280-300μm时，仍然具有高硬度和高密度，大大提高了硬质铝合金表面的耐磨性和耐腐蚀性。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金硬质阳极氧化处理工艺，属于铝合金表面处理领域。
背景技术
铝合金的硬质阳极氧化处理主要用于工程或军事目的，它既适用于变形铝合金，也可用于压铸造合金零件部件。硬质阳极氧化膜一般要求厚度为25-150um，大部分硬质阳极氧化膜的厚度为50-80um，膜厚小于25um的硬质阳极氧化膜，用于齿键和螺线等使用场合的零部件，耐磨或绝缘用的阳极氧化膜厚度约为50um，在某些特殊工艺条件下，要求生产厚度为125um以上的硬质阳极氧化膜，但一般来说阳极氧化膜越厚，其外层的显微硬度越低，膜层表面的粗糙度越高。
目前生产厚度为125um以上的硬质阳极氧化膜，国内外应用最广的处理工艺是低温的硫酸硬质阳极氧化工艺，这种工艺一般是选用硫酸溶液或添加有机酸，如草酸、氨基磺酸等的硫酸溶液，为保证膜层的硬度、耐磨性和膜厚达到要求，电解液的工作温度必须保持在5℃以下，需要采用人工强制冷却和压缩空气搅拌等方法排放处理过程中产生的热量，否则膜层容易起粉或零件边角处出现烧蚀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝合金硬质阳极氧化处理工艺，该工艺通过对电解液配方进行改进，并调整阳极氧化工艺参数，使得电解液的工作温度保持在常温，即可避免出现局部温度升高，膜层容易起粉或零件边角处烧蚀等氧化膜弊病，而且氧化膜层的硬度、耐腐蚀性和膜厚均达到要求。
本发明所采用的技术解决方案是：
一种铝合金硬质阳极氧化处理工艺，包括以下步骤：
先对铝合金工件表面进行脱脂、水洗处理，然后将处理后的铝合金工件放入电解液中进行硬质阳极氧化处理，最后用清水洗净，烘干；
所述每升电解液中包括以下组分：硫酸150-180g，铝离子5-15g；
所述阳极氧化处理步骤如下：控制电解液温度为18-21℃，氧化电压为14-18V，先用低电流密度1-2A/dm2进行硬质阳极氧化12-15min，再用高电流密度5-7A/dm2进行硬质阳极氧化80-100min。
优选的，所述每升电解液中还包括以下组分：乳酸15-20g，柠檬酸22g，草酸5-6g，三乙醇胺8-10g。
进一步优选，所述每升电解液中还包括以下组分：硅酸钠12-15g。
更进一步优选，所述每升电解液由以下组分组成：硫酸160g，铝离子10g，乳酸16g，柠檬酸22g，草酸6g，三乙醇胺8g，硅酸钠15g，其余为蒸馏水。
优选的，所述每升电解液中还包括以下组分：草酸8-10g，酒石酸15-20g，甘油10-15g。
进一步优选，所述每升电解液中还包括以下组分：硫酸镍6-8g。
更进一步优选，所述每升电解液由以下组分组成：硫酸150g，铝离子10g，草酸8g，酒石酸16g，甘油12g，硫酸镍6g，其余为蒸馏水。
优选的，所述脱脂步骤在脱脂槽中进行，脱脂槽中存放有质量百分比浓度为2%-3%酸性脱脂剂，脱脂时间为1-3分钟。
优选的，阳极氧化处理工艺还包括碱蚀步骤，碱蚀步骤在对铝合金工件进行脱脂后进行，碱蚀步骤中每1000L槽液包括以下重量成分：平光碱蚀剂5-6Kg，氢氧化钠50-60Kg。
优选的，所述碱蚀步骤如下：先控制槽液温度为40-45℃，在此温度下碱蚀1-3分钟；然后将槽液温度升至50-55℃，并在此温度下碱蚀20-30分钟。
本发明的有益技术效果是：
本发明铝合金硬质阳极氧化处理工艺在常温下进行，省去了对电解液进行降温的繁琐步骤，节材节能，处理后的铝合金硬质阳极氧化膜的厚度为280-300μm时，仍然具有高硬度和高密度，大大提高了硬质铝合金表面的耐磨性和耐腐蚀性，另外硬质阳极氧化过程中对氧化膜的溶蚀很少，成膜速度快，并且电解液不会因铝离子的增加而报废，寿命长。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
先对铝合金工件表面进行脱脂、水洗处理，然后将处理后的铝合金工件放入电解液中进行硬质阳极氧化处理，最后用清水洗净，烘干。
所述每升电解液由以下组分组成：硫酸180g，铝离子5g，其余为蒸馏水。
所述阳极氧化处理步骤如下：控制电解液温度为18℃，氧化电压为14V，先用低电流密度2A/dm2进行硬质阳极氧化12min，再用高电流密度7A/dm2进行硬质阳极氧化100min。
实施例2
先对铝合金工件表面进行脱脂、水洗处理，然后将处理后的铝合金工件放入电解液中进行硬质阳极氧化处理，最后用清水洗净，烘干。
所述每升电解液由以下组分组成：硫酸150g，铝离子15g，其余为蒸馏水。
所述阳极氧化处理步骤如下：控制电解液温度为21℃，氧化电压为18V，先用低电流密度1A/dm2进行硬质阳极氧化15min，再用高电流密度5A/dm2进行硬质阳极氧化80min。
实施例3
所述每升电解液由以下组分组成：硫酸150g，铝离子15g，乳酸15g，柠檬酸22g，草酸6g，三乙醇胺8g，其余为蒸馏水。
其余同实施例1。
实施例4
所述每升电解液由以下组分组成：硫酸160g，铝离子10g，乳酸20g，柠檬酸22g，草酸5g，三乙醇胺10g，其余为蒸馏水。
其余同实施例2。
实施例5
所述每升电解液由以下组分组成：硫酸170g，铝离子8g，乳酸20g，柠檬酸22g，草酸6g，三乙醇胺10g，其余为蒸馏水。
其余同实施例2。
实施例6
先对铝合金工件表面进行脱脂、水洗处理，然后将处理后的铝合金工件放入电解液中进行硬质阳极氧化处理，最后用清水洗净，烘干。
所述每升电解液由以下组分组成：硫酸160g，铝离子10g，乳酸16g，柠檬酸22g，草酸6g，三乙醇胺8g，硅酸钠15g，其余为蒸馏水。
所述阳极氧化处理步骤如下：控制电解液温度为20℃，氧化电压为16V，先用低电流密度2A/dm2进行硬质阳极氧化12min，再用高电流密度7A/dm2进行硬质阳极氧化100min。
实施例7
所述每升电解液由以下组分组成：硫酸150g，铝离子10g，乳酸20g，柠檬酸22g，草酸6g，三乙醇胺10g，硅酸钠12g，其余为蒸馏水。
其余同实施例6。
实施例1-7中脱脂步骤在脱脂槽中进行，脱脂槽中存放有质量百分比浓度为2%-3%酸性脱脂剂溶液，脱脂时间为1-3分钟。所述酸性脱脂剂溶液为碳酸钠和/或磷酸钠溶液。
实施例8
先对铝合金工件表面进行脱脂、碱蚀、水洗处理，然后将处理后的铝合金工件放入电解液中进行硬质阳极氧化处理，最后用清水洗净，烘干。
所述每升电解液由以下组分组成：硫酸180g，铝离子5g，草酸8g，酒石酸16g，甘油12g，其余为蒸馏水。
所述阳极氧化处理步骤如下：控制电解液温度为18℃，氧化电压为14V，先用低电流密度2A/dm2进行硬质阳极氧化12min，再用高电流密度7A/dm2进行硬质阳极氧化100min。
所述脱脂槽中存放有质量百分比浓度为2%的碳酸钠溶液，脱脂时间为1-3分钟。
所述碱蚀步骤中每1000L槽液包括以下重量成分：市场上购得的HG-AL46平光碱蚀剂5Kg，氢氧化钠60Kg。碱蚀步骤如下：先控制槽液温度为45℃，在此温度下碱蚀3分钟；然后将槽液温度升至50℃，并在此温度下碱蚀20分钟。
实施例9
先对铝合金工件表面进行脱脂、碱蚀、水洗处理，然后将处理后的铝合金工件放入电解液中进行硬质阳极氧化处理，最后用清水洗净，烘干。
所述每升电解液由以下组分组成：硫酸180g，铝离子5g，草酸10g，酒石酸20g，甘油15g，其余为蒸馏水。
所述阳极氧化处理步骤如下：控制电解液温度为18℃，氧化电压为14V，先用低电流密度2A/dm2进行硬质阳极氧化12min，再用高电流密度7A/dm2进行硬质阳极氧化100min。
所述脱脂槽中存放有质量百分比浓度为2%的碳酸钠溶液，脱脂时间为1-3分钟。
所述碱蚀步骤中每1000L槽液包括以下重量成分：市场上购得的HG-AL46平光碱蚀剂6Kg，氢氧化钠50Kg。碱蚀步骤如下：先控制槽液温度为40℃，在此温度下碱蚀3分钟；然后将槽液温度升至55℃，并在此温度下碱蚀30分钟。
实施例10
所述每升电解液由以下组分组成：硫酸180g，铝离子5g，草酸9g，酒石酸20g，甘油12g，硫酸镍6g，其余为蒸馏水。
其余同实施例9。
实施例11
先对铝合金工件表面进行脱脂、碱蚀、水洗处理，然后将处理后的铝合金工件放入电解液中进行硬质阳极氧化处理，最后用清水洗净，烘干。
所述每升电解液由以下组分组成：硫酸150g，铝离子10g，草酸8g，酒石酸16g，甘油12g，硫酸镍6g，其余为蒸馏水。
所述阳极氧化处理步骤如下：控制电解液温度为20℃，氧化电压为16V，先用低电流密度2A/dm2进行硬质阳极氧化12min，再用高电流密度5A/dm2进行硬质阳极氧化80min。
所述脱脂槽中存放有质量百分比浓度为2%的碳酸钠溶液，脱脂时间为1-3分钟。
所述碱蚀步骤中每1000L槽液包括以下重量成分：市场上购得的HG-AL46平光碱蚀剂5Kg，氢氧化钠60Kg。碱蚀步骤如下：先控制槽液温度为40℃，在此温度下碱蚀3分钟；然后将槽液温度升至50℃，并在此温度下碱蚀30分钟。
对实施例1-11中制得的铝合金硬质阳极氧化膜的厚度、硬度及耐腐蚀性能进行测定，结果如下表1。
采用HV-1000型显微硬度计（上海泰明光学仪器有限公司）测定氧化膜层的硬度，测试载荷为100g，加载时间为10s，分别测试5个不同区域，去掉最大值和最小值后取平均值。
采用用点滴腐蚀实验测试氧化膜层耐腐蚀性能，点滴实验所用的溶液成分为：盐酸25ml，密度为1.19g/ml，重铬酸钾3g，蒸馏水75ml。溶液pH为1-2，呈强酸性。在试样待测表面上滴一滴溶液，观察表面液滴颜色的变化。耐腐蚀性的评定标准为：记录表面液滴由开始滴加到从黄变绿所需的时间，时间越长表示膜层耐腐蚀性越佳。
表1
从表1中可看出，本发明实施例处理后的铝合金硬质阳极氧化膜的厚度为280-300μm时，仍然具有高硬度和较好的耐腐蚀性，性能优异。尤其是实施例6与11处理后的氧化膜，硬度达到490以上，变色时间达到18分钟以上，硬度及耐腐蚀性能非常突出。
另经检测，上述实施例1-11处理后的铝合金硬质阳极氧化膜膜层的密度为2.85-3.08g/mm3，中性盐雾试验均可持续300H以上。
Claims (10)
1.一种铝合金硬质阳极氧化处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
先对铝合金工件表面进行脱脂、水洗处理，然后将处理后的铝合金工件放入电解液中进行硬质阳极氧化处理，最后用清水洗净，烘干；
所述每升电解液中包括以下组分：硫酸150-180g，铝离子5-15g；
所述阳极氧化处理步骤如下：控制电解液温度为18-21℃，氧化电压为14-18V，先用低电流密度1-2A/dm2进行硬质阳极氧化12-15min，再用高电流密度5-7A/dm2进行硬质阳极氧化80-100min。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金硬质阳极氧化处理工艺，其特征在于，所述每升电解液中还包括以下组分：乳酸15-20g，柠檬酸22g，草酸5-6g，三乙醇胺8-10g。
3.根据权利要求2所述的一种铝合金硬质阳极氧化处理工艺，其特征在于，所述每升电解液中还包括以下组分：硅酸钠12-15g。
4.根据权利要求3所述的一种铝合金硬质阳极氧化处理工艺，其特征在于，所述每升电解液由以下组分组成：硫酸160g，铝离子10g，乳酸16g，柠檬酸22g，草酸6g，三乙醇胺8g，硅酸钠15g，其余为蒸馏水。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金硬质阳极氧化处理工艺，其特征在于，所述每升电解液中还包括以下组分：草酸8-10g，酒石酸15-20g，甘油10-15g。
6.根据权利要求5所述的一种铝合金硬质阳极氧化处理工艺，其特征在于，所述每升电解液中还包括以下组分：硫酸镍6-8g。
7.根据权利要求6所述的一种铝合金硬质阳极氧化处理工艺，其特征在于，所述每升电解液由以下组分组成：硫酸150g，铝离子10g，草酸8g，酒石酸16g，甘油12g，硫酸镍6g，其余为蒸馏水。
8.根据权利要求1所述的一种铝合金硬质阳极氧化处理工艺，其特征在于：所述脱脂步骤在脱脂槽中进行，脱脂槽中存放有质量百分比浓度为2%-3%酸性脱脂剂，脱脂时间为1-3分钟。
9.根据权利要求8所述的一种铝合金硬质阳极氧化处理工艺，其特征在于：还包括碱蚀步骤，碱蚀步骤在对铝合金工件进行脱脂后进行，碱蚀步骤中每1000L槽液包括以下重量成分：平光碱蚀剂5-6Kg，氢氧化钠50-60Kg。
10.根据权利要求9所述的一种铝合金硬质阳极氧化处理工艺，其特征在于，所述碱蚀步骤如下：先控制槽液温度为40-45℃，在此温度下碱蚀1-3分钟；然后将槽液温度升至50-55℃，并在此温度下碱蚀20-30分钟。
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