CN103668386A - 铝及铝合金表面处理方法 - Google Patents

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本发明公开了一种铝及铝合金表面处理方法，其特征在于,包括以下步骤:水洗，脱脂处理，水洗，酸洗，水洗，碱洗，去离子水洗，阳极氧化，水洗，PTFE处理，烘干后即可，本发明的铝及铝合金表面处理方法能够得到均匀性很好的铝及铝合金氧化膜层，且硬度高、耐磨、耐腐蚀等。

Description

铝及铝合金表面处理方法
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种铝及铝合金表面处理方法。
背景技术
铝及铝合金具有密度小、比强度高、耐蚀性和成型性好、成本低等一系列的优点，在航空航天、船舶、建筑、桥梁、电力、汽车、核工业及兵器工业等领域都有着广泛的应用。
铝及铝合金表面处理方法有很多，目前比较成熟、应用比较广泛的有物理法、化学法、物理化学法和综合法。现在常用的方法是阳极氧化法，通过电化学方法在铝合金表面形成转化膜，这种方法虽然可提高铝合金的耐蚀性能，但是铝合金转化膜层耐磨性能没有得到很大的改善；而且这层氧化膜易受到强酸和强碱的腐蚀，同时铝及铝合金易产生晶间腐蚀，表面硬度偏低，不耐磨。因此，如何改善铝及铝合金氧化膜的均匀性、硬度、耐磨能力及耐腐蚀性能一直是业内人员研究的问题。
发明内容
本发明的目的，即在于克服现有技术的不足，提供一种能够得到均匀性很好的铝及铝合金氧化膜层，且硬度高、耐磨、耐腐蚀的铝及铝合金表面处理方法。
为了实现上述目的，本发明的铝及铝合金表面处理方法，其特征在于,包括以下步骤:
(1)水洗：用自来水洗涤铝或铝合金基材，进行除杂除尘处理；
(2)脱脂处理：将铝或铝合金基材放入脱脂液中进行脱脂处理，其中脱脂液为重量含量8%-15%清洗剂水溶液，脱脂液中包含钠盐、表面活性剂和清洗剂；钠盐、表面活性剂、清洗剂的重量百分比为2-8：10-20：50-60；所述钠盐为磷酸三钠、硅酸钠；
(3)水洗：将经过脱脂处理后的铝或铝合金基材喷淋水洗；
(4)酸洗：将经过步骤3的铝或铝合金基材浸泡在酸液里，酸液用重量含量15%-17%H2SO4，在50-60℃下处理10-20分钟；
(5)水洗：将经过酸洗后的铝或铝合金基材进行喷淋水洗，去除铝或铝合金基材表面的酸液；
(6)碱洗：将经过步骤5的铝或铝合金基材浸泡在碱液里，碱液用重量含量8%-10%NaOH，在室温下浸泡处理10-20秒，去除铝或铝合金基材表面的氧化膜；
(7)去离子水洗：将经过碱洗后的铝或铝合金基材进行去离子水洗，去除铝或铝合金基材表面的碱液；
(8)阳极氧化：将经过去离子水洗的铝或铝合金基材放于电解液中，阳极氧化条件为：150-180g/L的电解液，电流密度为1-1.5A/dm2，温度20-35℃，时间为30-55分钟；
(9)水洗：将经过阳极氧化后的铝或铝合金基材喷淋水洗，去除铝或铝合金基材表面的电解液；
(10)PTFE处理：将经过阳极氧化后的铝或铝合金基材放于PTFE乳液的容器中，用超声振荡仪将PTFE乳液加热到70 -80℃，保温35-45分钟；
(11)烘干：将PTFE处理后的铝或铝合金基材悬挂在加热炉内加热到350-370℃，保温10-20分钟。
以上所述的表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、烷基苯酚聚氧乙烯醚或二辛基琥珀酸磺酸钠；所述的清洗剂包括三氯乙烯和/或三氯乙烷。
以上所述的电解液包括硫酸、硫酸铝和宽温氧化剂；硫酸、硫酸铝和宽温氧化剂的重量百分比为65-70：7-10：15-20。
以上所述的PTFE乳液包括聚四氟乙烯和活化剂，四氟乙烯和活化剂的重量百分比为30-40：5-10。
以上所述的活化剂包括磷酸乙二胺、磷酸丙二胺、氟硅酸钠、硫酸铵、氯化铵中的一种或多种。
本铝及铝合金表面处理方法的有益效果是：在阳极氧化电解液中加入宽温氧化剂，使得阳极氧化能够在常温状态下进行，减少制冷设备的使用；阳极氧化后再进行PTFE处理，PTFE膜均匀地覆盖在铝或铝合金基材的表面，有效地改善了氧化膜的多孔结构，降低摩擦系数；而且本发明的铝或铝合金表面处理后的氧化膜耐强酸、强碱和有机溶剂腐蚀能力增强。
附图说明
图1是铝及铝合金表面处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下以实施例描述本发明的处理方法。
实施例1
如图1所述，取用铝合金基材按照以下步骤进行处理：
(1)水洗：用自来水洗涤铝合金基材2分钟，进行除杂除尘处理；
(2)脱脂处理：将铝合金基材放入脱脂液中进行脱脂处理，其中脱脂液为重量含量15%清洗剂水溶液，脱脂液中包含钠盐、表面活性剂和清洗剂；钠盐、表面活性剂、清洗剂的重量百分比为2：10：50；钠盐为磷酸三钠、硅酸钠；表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、烷基苯酚聚氧乙烯醚和二辛基琥珀酸磺酸钠；所述的清洗剂为三氯乙烯；
(3)水洗：将经过脱脂处理后的铝合金基材喷淋水洗2分钟；
(4)酸洗：将经过步骤3的铝合金基材浸泡在酸液里，酸液用重量含量15%H2SO4，在60℃下处理10分钟；
(5)水洗：将经过酸洗后的铝合金基材进行喷淋水洗2分钟，去除铝或铝合金基材表面的酸液；
(6)碱洗：将经过步骤5的铝合金基材浸泡在碱液里，碱液用重量含量10%NaOH，在室温下浸泡处理10秒，去除铝合金基材表面的氧化膜；
(7)去离子水洗：将经过碱洗后的铝或铝合金基材进行去离子水洗1-2分钟，去除6063铝合金基材表面的碱液；
(8)阳极氧化：将经过去离子水洗的铝合金基材放于电解液中，阳极氧化条件为：150g/L的电解液，电流密度为1A/dm2，温度20℃，时间为30分钟；电解液为硫酸、硫酸铝和宽温氧化剂；硫酸、硫酸铝和宽温氧化剂的重量百分比为75：5：2；
(9)水洗：将经过阳极氧化后的铝合金基材喷淋水洗2分钟，去除6063铝合金基材表面的电解液；
(10)PTFE处理：将经过阳极氧化后的铝合金基材放于PTFE乳液的容器中，用超声振荡仪将PTFE乳液加热到70℃，保温35分钟；PTFE乳液为聚四氟乙烯和活化剂，四氟乙烯和活化剂的重量百分比为30：5；活化剂为磷酸乙二胺、磷酸丙二胺和氟硅酸钠；
(11)烘干：将PTFE处理后的铝合金基材悬挂在加热炉内加热到350℃，保温20分钟。
实施例2
取用纯铝基材按照以下步骤进行处理：
(1)水洗：用自来水洗涤纯铝基材2分钟，进行除杂除尘处理；
(2)脱脂处理：将纯铝基材放入脱脂液中进行脱脂处理，其中脱脂液为重量含量8%清洗剂水溶液，脱脂液中包含钠盐、表面活性剂和清洗剂；钠盐、表面活性剂、清洗剂的重量百分比为48：12：52；所述钠盐为磷酸三钠、硅酸钠；表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和烷基苯酚聚氧乙烯醚；清洗剂为三氯乙烷；
(3)水洗：将经过脱脂处理后的纯铝基材喷淋水洗2分钟；
(4)酸洗：将经过步骤3的纯铝基材浸泡在酸液里，酸液用重量含量16%H2SO4，在55℃下处理15分钟；
(5)水洗：将经过酸洗后的纯铝基材进行喷淋水洗2分钟，去除纯铝基材表面的酸液；
(6)碱洗：将经过步骤5的纯铝基材浸泡在碱液里，碱液用重量含量9%NaOH，在室温下浸泡处理15秒，去除纯铝基材表面的氧化膜；
(7)去离子水洗：将经过碱洗后的纯铝基材进行去离子水洗2分钟，去除纯铝基材表面的碱液；
(8)阳极氧化：将经过去离子水洗的纯铝基材放于电解液中，阳极氧化条件为：160g/L的电解液，电流密度为1.5A/dm2，温度25℃，时间为35分钟；电解液为硫酸、硫酸铝和宽温氧化剂；硫酸、硫酸铝和宽温氧化剂的重量百分比为80：7：3；
(9)水洗：将经过阳极氧化后的纯铝基材喷淋水洗2分钟，去除纯铝基材表面的电解液；
(10)PTFE处理：将经过阳极氧化后的纯铝基材放于PTFE乳液的容器中，用超声振荡仪将PTFE乳液加热到75℃，保温40分钟；PTFE乳液为聚四氟乙烯和活化剂，四氟乙烯和活化剂的重量百分比为35：7，活化剂为磷酸乙二胺和磷酸丙二胺；
(11)烘干：将PTFE处理后的纯铝基材悬挂在加热炉内加热到360℃，保温15分钟。
实施例3
取用铝合金基材按照以下步骤进行处理：
(1)水洗：用自来水洗涤铝合金基材2分钟，进行除杂除尘处理；
(2)脱脂处理：将铝合金基材放入脱脂液中进行脱脂处理，其中脱脂液为重量含量10%清洗剂水溶液，脱脂液中包含钠盐、表面活性剂和清洗剂；钠盐、表面活性剂、清洗剂的重量百分比为6：14：58；所述钠盐为磷酸三钠、硅酸钠；表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、烷基苯酚聚氧乙烯醚和二辛基琥珀酸磺酸钠；清洗剂为三氯乙烯和三氯乙烷。
(3)水洗：将经过脱脂处理后的铝合金基材喷淋水洗2分钟；
(4)酸洗：将经过步骤3的铝合金基材浸泡在酸液里，酸液用重量含量17%H2SO4，在50℃下处理20分钟；
(5)水洗：将经过酸洗后的铝合金基材进行喷淋水洗2分钟，去除铝合金基材表面的酸液；
(6)碱洗：将经过步骤5的铝合金基材浸泡在碱液里，碱液用重量含量10%NaOH，在室温下浸泡处理10秒，去除铝合金基材表面的氧化膜；
(7)去离子水洗：将经过碱洗后的铝合金基材进行去离子水洗2分钟，去除铝合金基材表面的碱液；
(8)阳极氧化：将经过去离子水洗的铝合金基材放于电解液中，阳极氧化条件为：170g/L的电解液，电流密度为1A/dm2，温度30℃，时间为40分钟；电解液为硫酸、硫酸铝和宽温氧化剂；硫酸、硫酸铝和宽温氧化剂的重量百分比为85：8：4；
(9)水洗：将经过阳极氧化后的铝合金基材喷淋水洗2分钟，去除铝合金基材表面的电解液；
(10)PTFE处理：将经过阳极氧化后的铝合金基材放于PTFE乳液的容器中，用超声振荡仪将PTFE乳液加热到80℃，保温42分钟；PTFE乳液为聚四氟乙烯和活化剂，四氟乙烯和活化剂的重量百分比为38：8；活化剂为磷酸乙二胺、磷酸丙二胺和氟硅酸钠；
(11)烘干：将PTFE处理后的铝合金基材悬挂在加热炉内加热到365℃，保温15分钟。
实施例4
取用铝合金基材按照以下步骤进行处理：
(1)水洗：用自来水洗涤铝合金基材2分钟，进行除杂除尘处理；
(2)脱脂处理：将铝合金基材放入脱脂液中进行脱脂处理，其中脱脂液为重量含量12%清洗剂水溶液，脱脂液中包含钠盐、表面活性剂和清洗剂；钠盐、表面活性剂、清洗剂的重量百分比为8： 20： 60；所述钠盐为磷酸三钠、硅酸钠；表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、烷基苯酚聚氧乙烯醚和二辛基琥珀酸磺酸钠；清洗剂为三氯乙烯；
(3)水洗：将经过脱脂处理后的铝合金基材喷淋水洗2分钟；
(4)酸洗：将经过步骤3的铝合金基材浸泡在酸液里，酸液用重量含量17%H2SO4，在60℃下处理10分钟；
(5)水洗：将经过酸洗后的铝合金基材进行喷淋水洗2分钟，去除铝合金基材表面的酸液；
(6)碱洗：将经过步骤5的铝合金基材浸泡在碱液里，碱液用重量含量10%NaOH，在室温下浸泡处理10秒，去除铝合金基材表面的氧化膜；
(7)去离子水洗：将经过碱洗后的铝合金基材进行去离子水洗2分钟，去除铝合金基材表面的碱液；
(8)阳极氧化：将经过去离子水洗的铝合金基材放于电解液中，阳极氧化条件为：170g/L的电解液，电流密度为1A/dm2，温度32℃，时间为50分钟；电解液为硫酸、硫酸铝和宽温氧化剂；硫酸、硫酸铝和宽温氧化剂的重量百分比为85：8：4；
(9)水洗：将经过阳极氧化后的铝合金基材喷淋水洗12分钟，去除铝合金基材表面的电解液；
(10)PTFE处理：将经过阳极氧化后的铝合金基材放于PTFE乳液的容器中，用超声振荡仪将PTFE乳液加热到75℃，保温40分钟；PTFE乳液为聚四氟乙烯和活化剂，四氟乙烯和活化剂的重量百分比为35：7；活化剂为磷酸乙二胺、磷酸丙二胺和硫酸铵；
(11)烘干：将PTFE处理后的铝合金基材悬挂在加热炉内加热到370℃，保温12分钟。
实施例5
取用铝合金基材按照以下步骤进行处理：
(1)水洗：用自来水洗涤铝合金基材2分钟，进行除杂除尘处理；
(2)脱脂处理：将铝合金基材放入脱脂液中进行脱脂处理，其中脱脂液为重量含量15%清洗剂水溶液，脱脂液中包含钠盐、表面活性剂和清洗剂；钠盐、表面活性剂、清洗剂的重量百分比为8： 20： 60；所述钠盐为磷酸三钠、硅酸钠；表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和二辛基琥珀酸磺酸钠；清洗剂为三氯乙烯和三氯乙烷。
(3)水洗：将经过脱脂处理后的铝合金基材喷淋水洗2分钟；
(4)酸洗：将经过步骤3的铝合金基材浸泡在酸液里，酸液用重量含量17%H2SO4，在50℃下处理20分钟；
(5)水洗：将经过酸洗后的铝合金基材进行喷淋水洗2分钟，去除铝合金基材表面的酸液；
(6)碱洗：将经过步骤5的铝合金基材浸泡在碱液里，碱液用重量含量10%NaOH，在室温下浸泡处理12秒，去除铝合金基材表面的氧化膜；
(7)去离子水洗：将经过碱洗后的铝合金基材进行去离子水洗2分钟，去除铝合金基材表面的碱液；
(8)阳极氧化：将经过去离子水洗的铝合金基材放于电解液中，阳极氧化条件为： 180g/L的电解液，电流密度为1A/dm2，温度35℃，时间为55分钟；电解液为硫酸、硫酸铝和宽温氧化剂；硫酸、硫酸铝和宽温氧化剂的重量百分比为90： 10： 5；
(9)水洗：将经过阳极氧化后的铝合金基材喷淋水洗2分钟，去除铝合金基材表面的电解液；
(10)PTFE处理：将经过阳极氧化后的铝合金基材放于PTFE乳液的容器中，用超声振荡仪将PTFE乳液加热到80℃，保温35分钟；PTFE乳液为聚四氟乙烯和活化剂，四氟乙烯和活化剂的重量百分比为40： 10；活化剂包括氟硅酸钠、硫酸铵和氯化铵。
(11)烘干：将PTFE处理后的铝合金基材悬挂在加热炉内加热到370℃，保温10分钟。

Claims (5)

1.一种铝及铝合金表面处理方法，其特征在于,包括以下步骤:
(1)水洗：用自来水洗涤铝或铝合金基材，进行除杂除尘处理；
(2)脱脂处理：将铝或铝合金基材放入脱脂液中进行脱脂处理，其中脱脂液为重量含量8%-15%清洗剂水溶液，脱脂液中包含钠盐、表面活性剂和清洗剂；钠盐、表面活性剂、清洗剂的重量百分比为2-8：10-20：50-60；所述钠盐为磷酸三钠、硅酸钠；
(3)水洗：将经过脱脂处理后的铝或铝合金基材喷淋水洗；
(4)酸洗：将经过步骤3的铝或铝合金基材浸泡在酸液里，酸液用重量含量15%-17%H2SO4，在50-60℃下处理10-20分钟；
(5)水洗：将经过酸洗后的铝或铝合金基材进行喷淋水洗，去除铝或铝合金基材表面的酸液；
(6)碱洗：将经过步骤5的铝或铝合金基材浸泡在碱液里，碱液用重量含量8%-10%NaOH，在室温下浸泡处理10-20秒，去除铝或铝合金基材表面的氧化膜；
(7)去离子水洗：将经过碱洗后的铝或铝合金基材进行去离子水洗，去除铝或铝合金基材表面的碱液；
(8)阳极氧化：将经过去离子水洗的铝或铝合金基材放于电解液中，阳极氧化条件为：150-180g/L的电解液，电流密度为1-1.5A/dm2，温度20-35℃，时间为30-55分钟；
(9)水洗：将经过阳极氧化后的铝或铝合金基材喷淋水洗，去除铝或铝合金基材表面的电解液；
(10)PTFE处理：将经过阳极氧化后的铝或铝合金基材放于PTFE乳液的容器中，用超声振荡仪将PTFE乳液加热到70-80℃，保温35-45分钟；
(11)烘干：将PTFE处理后的铝或铝合金基材悬挂在加热炉内加热到350-370℃，保温10-20分钟。
2.根据权利要求1所述的铝及铝合金表面处理方法，其特征在于：所述的表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、烷基苯酚聚氧乙烯醚或二辛基琥珀酸磺酸钠；所述的清洗剂包括三氯乙烯和/或三氯乙烷。
3.根据权利要求1所述的铝及铝合金表面处理方法，其特征在于：所述的电解液包括硫酸、硫酸铝和宽温氧化剂；硫酸、硫酸铝和宽温氧化剂的重量百分比为75-90：5-10：2-5。
4.根据权利要求1所述的铝及铝合金表面处理方法，其特征在于：所述的PTFE乳液包括聚四氟乙烯和活化剂，四氟乙烯和活化剂的重量百分比为30-40：5-10。
5.根据权利要求1所述的铝及铝合金表面处理方法，其特征在于：所述的活化剂包括磷酸乙二胺、磷酸丙二胺、氟硅酸钠、硫酸铵、氯化铵中的一种或多种。
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