CN103498180A

CN103498180A - 一种环保阳极氧化前处理工艺方法

Info

Publication number: CN103498180A
Application number: CN201310370565.4A
Authority: CN
Inventors: 杨茗佳; 赵建辉; 崔永信; 于美; 李松梅; 刘建华
Original assignee: Beijing Xinghang Electromechanical Equipment Co Ltd
Current assignee: Beijing Xinghang Electromechanical Equipment Co Ltd
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2033-08-23
Also published as: CN103498180B

Abstract

本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种环保阳极氧化前处理工艺方法。目的是提高环保性并降低对基体浸蚀性。该方法依次包括如下步骤：有机溶剂除油步骤、化学除油步骤、出光步骤、碱蚀步骤、出光步骤；其中出光溶液配方为硫酸230～270g/L，高锰酸钾为0.8～1.2g／L；碱蚀溶液配方为氢氧化钠50～60g／L，柠檬酸钠、酒石酸钠、葡萄酸钠中任选一种0.1g／L～0.5g／L。本发明采用低浓度碱+碱蚀剂做为碱蚀液，低浓度硫酸+氧化剂做为出光液，解决了碱蚀剂和氧化剂的成分选择问题。该方法对铝材的浸蚀性低，不仅可以去除表面不均匀的钝化膜，而且可以有效避免由于碱洗造成的“过腐蚀”和严重的碱雾溢出。

Description

一种环保阳极氧化前处理工艺方法

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，涉及铝合金阳极氧化前的一种环保前处理方法，具体涉及一种环保阳极氧化前处理工艺方法。

背景技术

目前，铝合金阳极氧化前处理的碱洗由于含碱浓度高，对铝基材料的浸蚀性高、往往会破坏零件表面，尤其是影响抛光表面的光亮度；以硝酸为主成分的出光液对含Si和Fe较高的铝合金，尤其是颗粒增强铝基复合材料的处理效果不佳，表面挂灰不能完全除尽，因此常常需要加入铬酸和氢氟酸，该槽液不仅会产生NO₂等有毒气体，而且废液极难处理，环境污染严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保阳极氧化前处理工艺方法，不仅环保性好，而且对基体浸蚀性低。

本发明所采用的技术方案是：

一种环保阳极氧化前处理工艺方法，依次包括如下步骤：

步骤一：有机溶剂除油；

步骤二：化学除油；

步骤三：出光；出光溶液配方为硫酸230～270g／L，高锰酸钾为0.8～1.2g／L；

步骤四：碱蚀；碱蚀溶液配方为氢氧化钠50～60g/L，柠檬酸钠、酒石酸钠、葡萄酸钠中任选一种0.1g／L～0.5g/L；

步骤五：出光；出光溶液配方为硫酸230～270g/L，高锰酸钾为0.8～1.2g/L。

如上所述的一种环保阳极氧化前处理工艺方法，其中：所述化学除油步骤中，化学除油溶液配方为Na₃PO₄质量分数为2％，Na₂CO₃质量分数为1％，NaOH质量分数为0.5％，除油温度为40～50℃；时间为30～60s。

如上所述的一种环保阳极氧化前处理工艺方法，其中：所述步骤三、五的出光步骤中，温度为室温，时间为20～40s，出光后用流动冷水进行清洗。

如上所述的一种环保阳极氧化前处理工艺方法，其中：所述步骤四的碱蚀步骤中，温度为45～55℃，时间为40～70s。

如上所述的一种环保阳极氧化前处理工艺方法，其中：所述化学除油步骤后及碱蚀步骤后，均先用流动热水清洗一次，再用流动冷水清洗一次。

本发明的有益效果是：

本发明采用低浓度碱+碱蚀剂做为碱蚀液，低浓度硫酸+氧化剂做为出光液，解决了碱蚀剂和氧化剂的成分选择问题。该方法对铝材的浸蚀性低，不仅可以去除表面不均匀的钝化膜，而且可以有效避免由于碱洗造成的“过腐蚀”和严重的碱雾溢出。

通过以下实验数据比较传统前处理工艺和环保型前处理工艺：

材料：5A06板材，规格：100×50×2.5，单位：mm。

试验过程：1#试样经过常规碱蚀和三酸出光前处理，2#试样经过低浓度碱蚀和硫酸+高锰酸钾出光前处理，对两试样分别测试碱蚀和出光后的膜重，测试结果如表1所示。

表15A06试样经两种前处理工艺后膜重数据表

从试验效果看，两试样经前处理后表面均很光亮，但从膜层失重数据来看，1^#试样膜层失重较大，说明常规前处理对基体浸蚀严重，2^#试样膜层失重相对较小，说明环保型前处理对铝基体浸蚀性低，较常规前处理方法有很好的出光效果。

附图说明

图1为本发明提供的一种环保阳极氧化前处理工艺方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明提供的一种环保阳极氧化前处理工艺方法进行介绍：

如图1所示，一种环保阳极氧化前处理工艺方法，依次包括如下步骤：

步骤一：有机溶剂除油。

步骤二：化学除油。

步骤三：出光；出光溶液配方为硫酸230～270g/L，高锰酸钾为0.8～1.2g/L；

步骤四：碱蚀；碱蚀溶液配方为氢氧化钠50～60g/L，柠檬酸钠、酒石酸钠、葡萄酸钠中任选一种0.1g/L～0.5g／L；

步骤五：出光；出光溶液配方为硫酸230～270g/L，高锰酸钾为0.8～1.2g／L。

为实现更优的效果，各步骤可进行如下优化选择：

步骤一：有机溶剂除油。用棉布蘸丙酮擦拭零件表面，除去表面污物。

步骤二：化学除油。化学除油溶液配方优选为Na₃PO₄质量分数为2％，Na₂CO₃质量分数为1％，NaOH质量分数为0.5％，除油温度为室温，优选为40～50℃；时间为30～60s，优选为40s。除油后先用流动热水清洗一次，再用流动冷水清洗一次。

步骤三：出光。对零件进行第一次出光处理，选定出光溶液配方为硫酸230～270g/L，优选为250g/L，高锰酸钾0.8～1.2g／L，优选为1.0g／L；温度为室温，时间为20～40s，优选为30s；出光后用流动冷水进行清洗。

步骤四：碱蚀。对零件进行碱蚀，去除表面氧化膜。碱蚀溶液配方为氢氧化钠50～60g/L，优选为55g/L，柠檬酸钠或酒石酸钠或葡萄酸钠(三种碱蚀剂任选一种)0.1g／L～0.5g／L，优选为0.3g／L；温度为45～55℃，优选为50℃；时间为40～70s，优选为50s。碱蚀后，先用流动热水清洗一次，再用流动冷水清洗一次。

步骤五：出光。对零件进行第二次出光处理，出光溶液配方同步骤三，此次出光目的是除去碱蚀后残留在零件表面的灰状物，使零件表面获得清洁光亮的钝化表面。出光后用流动冷水清洗，吹干即可。

碱蚀能够去除表面在空气中形成的氧化膜，使之形成均匀的活化表面，为以后获得色泽均匀的表面创造条件；它还能使铝材表面趋于平整、均匀，能去除铝材表面轻微的粗糙痕迹。

碱蚀溶液由一定浓度的氢氧化钠溶液和适当的碱蚀剂组成。碱蚀剂可以采用无毒的，对人及环境无害的葡萄糖酸钠、酒石酸钠、柠檬酸钠等有机化合物，可抑制Al(OH)₃沉淀的产生，Al(OH)₃沉淀会影响槽液质量。这种抑制作用是由于其带有仲醇羟基，因为仲醇基的氢常呈微酸性且能电离，这个基团在碱性溶液中与所形成的Al(OH)₃发生作用，并使有成垢可能的Al(OH)₃转变为可溶性的络阴离子，可延长碱蚀液使用寿命。

在碱蚀过程中，铝及铝合金中所含的金属化合物杂质，几乎不参与碱性的浸蚀反应，也不会溶解在碱蚀槽液中，依然残留在铝材表面上，形成一层灰黑色疏松的表面层。这层表面层主要是不溶于碱液的硅、铜、锰、铁等合金元素或杂质。通常要采用化学方法将其溶解除去，这种化学方法就是除灰。因此，出光是碱蚀之后一个必不可少的工艺步骤。出光可除去碱蚀后残留在铝材表面的由各种金属化合物颗粒形成的表面层，还可使其表面获得清洁光亮的钝化表面，在后续的水洗中不容易发生雪花状腐蚀等缺陷。

传统的出光如三酸出光采用铬酐50g/L、硝酸100g/L、氢氟酸10mL／L，温度维持在室温，出光效果较好，但是由于溶液中含有较高浓度的六价铬和氟离子，六价铬离子可使人致癌，危害操作人员健康，对环境污染较大。

硝酸出光，该工艺对环境污染相对较小，低质量分数(如1％)的硝酸对铝合金表面细小的铜的金属间化合物颗粒的去除效果较佳，而高质量分数(如30％)的硝酸对较大的铜的金属间化合物颗粒去除效果较佳，但硝酸浓度过高，会加快对基体的腐蚀，使处理后的铝材表面不平整；随着硝酸质量分数的增加，铝合金表面与硝酸的反应趋于激烈，碱蚀后表面富集的黑色氧化物几乎被完全去除，这表明碱蚀后铝合金表面生成的铜、锌、镁等氧化物及大部分铜的金属间化合物等黑色杂质都被去除了，硝酸中氢离子的溶解起主要作用。但由于硝酸具有氧化性，仅用硝酸处理难以获得平整的表面。但是高浓度的硝酸在使用时会产生一氧化氮和二氧化氮，俗称“黄龙”，对操作人员危害较大，目前也逐渐被取代。

硫酸出光，进行硫酸阳极氧化时槽液本身会对试样表面产生一种出光的效果，采用该浓度附近的硫酸浓度，并适当添加氧化剂，如高锰酸钾，可以产生出和三酸类似的出光效果，但是对环境和工作人员的危害可降至最低。

Claims

1.一种环保阳极氧化前处理工艺方法，依次包括如下步骤：

步骤一：有机溶剂除油；

步骤二：化学除油；

步骤四：碱蚀；碱蚀溶液配方为氢氧化钠50～60g／L，柠檬酸钠、酒石酸钠、葡萄酸钠中任选一种0.1g/L～0.5g/L；

步骤五：出光；出光溶液配方为硫酸230～270g／L，高锰酸钾为0.8～1.2g/L。

2.根据权利要求1所述的一种环保阳极氧化前处理工艺方法，其特征在于：所述化学除油步骤中，化学除油溶液配方为Na₃PO₄质量分数为2％，Na₂CO₃质量分数为1％，NaOH质量分数为0.5％，除油温度为40～50℃；时间为30～60s。

3.根据权利要求2所述的一种环保阳极氧化前处理工艺方法，其特征在于：所述步骤三、五的出光步骤中，温度为室温，时间为20～40s，出光后用流动冷水进行清洗。

4.根据权利要求3所述的一种环保阳极氧化前处理工艺方法，其特征在于：所述步骤四的碱蚀步骤中，温度为45～55℃，时间为40～70s。

5.根据权利要求4所述的一种环保阳极氧化前处理工艺方法，其特征在于：所述化学除油步骤后及碱蚀步骤后，均先用流动热水清洗一次，再用流动冷水清洗一次。