CN104562137A - 铝合金抗腐蚀表面处理方法及铝合金型材 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种铝合金抗腐蚀表面处理方法以及铝合金型材，表面处理方法是将铝合金基材依次经过脱脂处理、水洗、阳极氧化、水洗、烘干处理后在其表面形成一层厚度为10～12μm的氧化膜。与现有技术相比，本发明优化了各个工艺条件，在电流密度为1.2~1.4A/dm2，电解液温度？14~23℃，氧化时间为25~35min，硫酸浓度为160~180g/l，硫酸铝的浓度为8~13g/l的综合条件下获得最佳的氧化膜厚度为10～12μm，从而能够显著提高铝合金型材的耐磨、耐光和耐腐蚀性能，同时使铝合金型材具有良好的光泽和色泽。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种铝合金抗腐蚀表面处理方法以及铝合金型材。
背景技术
太阳能作为一种清洁、环保的新能源，在世界范围内越来越受到重视。目前我国太阳能光热应用面积已占到全球的76%，是整个欧美地区的4倍之多，并以每年20%—30%的速度持续递增，这标志着我国已成为世界上最大的太阳能光热制造国和应用市场。
太阳能光热利用技术，除太阳能热水器外，还有太阳房、太阳灶、太阳能温室、太阳能干燥系统、太阳能土壤消毒杀茵技术等，这些技术尤其在北方和西部应用较广，成效显著。若用太阳能全方位地解决建筑内热水、采暖、空调和照明用能，这将是最理想的方案，太阳能与建筑一体化研究与实施，是未来太阳能开发利用的重要方向，也是整个太阳能行业做大的根本所在。
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，可以将铝合金型材与太阳能光热利用领域相结合，开放出即耐腐蚀又节能环保的综合性产品，如铝合金太阳能热水器、铝合金太阳能电池等等，因此，铝及铝合金在太阳能光热技术领域具有广阔的发展前景。
但铝合金的标准电极电位很低，耐腐蚀差，暴露于自然环境中会引起表面快速腐蚀，因此，需要对铝及铝合金表面进行处理以提高其耐腐蚀性能。目前较常用的方法是阳极氧化法，即通过电化学方法在铝合金表面形成厚度为0.5～25μm的多孔氧化膜，氧化膜厚度是影响铝合金型材表面封孔和染色均一性的主要因素，如果氧化膜厚度太薄，则铝合金型材的耐磨、耐光、耐蚀性能较差，热稳定性能较低，使用寿命较短；如果氧化膜厚度太厚，则铝合金型材的光泽性渐差，着色后的色差不均也会越来越明显，而氧化膜的生长和性能要受到槽液温度、持续氧化时间、合金成分、电流密度、硫酸浓度等多种因素的制约。
所以，如何优化各种工艺参数，在铝及铝合金表面型材合适厚度的氧化膜，以提高铝合金型材的耐磨、耐光、耐腐蚀性能并具有良好的光泽和色泽，一直是业内人员研究的重要课题。
发明内容
本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种铝合金抗腐蚀表面处理方法，经过该方法处理的铝合金型材提高了耐磨、耐光、耐腐蚀性能并具有良好的光泽和色泽。
本发明的目的之二在于避免现有技术中的不足之处而提供一种耐磨、耐光、耐腐蚀性能好，并具有良好的光泽和色泽的铝合金型材。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
提供一种铝合金抗腐蚀表面处理方法，包括以下步骤：
1）脱脂处理：
将铝合金基材放入脱脂液中进行脱脂处理10~25min，其中脱脂液浓度为15%~18%的碱性水溶液；
2）水洗 ：
将经过脱脂处理后的铝合金基材用离子水洗清洗；
3）阳极氧化：
将铝合金基材放入氧化槽内的电解液中进行氧化处理，氧化条件为：电流密度为1.2~1.4A/dm2，电解液温度 14~23℃，氧化时间为25~35min；
所述电解液中包括以下组分 ：
硫酸 18~25%；
硫酸铝 0.8~1.5%；
丙酮酸 2~ 5%；
其余为水；
所述硫酸浓度为：160~180g/l； 硫酸铝的浓度为：8~13g/l；
4）水洗：
将经过阳极氧化后的铝合金基材用去离子水清洗其表面的电解液；
5）干燥 ：
将水洗后的铝合金基材烘干后在其表面形成一层氧化膜，所述氧化膜的厚度为10～12μm。
优选的，所述步骤3）阳极氧化：
将铝合金基材放入氧化槽内的电解液中进行氧化处理，氧化条件为：电流密度为1.3A/dm2，电解液温度 14~17℃，氧化时间为27min；
所述电解液中包括以下组分 ：
硫酸 20%；
硫酸铝 1.0%；
丙酮酸 2%；
其余为水；
所述硫酸浓度为：170g/l； 硫酸铝的浓度为：11g/l。
优选的，所述步骤3）阳极氧化：
将铝合金基材放入氧化槽内的电解液中进行氧化处理，氧化条件为：电流密度为1.2A/dm2，电解液温度 17~20℃，氧化时间为30min；
所述电解液中包括以下组分 ：
硫酸 23%；
硫酸铝 1.5%；
丙酮酸 5%；
其余为水；
所述硫酸浓度为：160g/l； 硫酸铝的浓度为：13g/l。
优选的，所述步骤3）阳极氧化：
将铝合金基材放入氧化槽内的电解液中进行氧化处理，氧化条件为：电流密度为1.4A/dm2，电解液温度 20~23℃，氧化时间为33min；
所述电解液中包括以下组分 ：
硫酸 18%；
硫酸铝 1.2%；
丙酮酸 4%；
其余为水；
所述硫酸浓度为：180g/l； 硫酸铝的浓度为：8g/l。
本发明还提供一种铝合金型材，是由铝合金基材采用上述的铝合金抗腐蚀表面处理方法后所获得的铝合金型材。
本发明的有益效果：
本发明的铝合金抗腐蚀表面处理方法，是将铝合金基材依次经过脱脂处理、水洗、阳极氧化、水洗、烘干处理后在其表面形成一层厚度为10～12μm的氧化膜。由于氧化膜厚度是影响铝合金型材表面封孔和染色均一性的主要因素，而氧化膜的生长和性能要受到电解液温度、电解液浓度、氧化时间、电流密度等多种因素的制约，因此，本发明优化了各个工艺条件，在电流密度为1.2~1.4A/dm2，电解液温度 14~23℃，氧化时间为25~35min，硫酸浓度为160~180g/l，硫酸铝的浓度为8~13g/l的综合的阳极氧化条件下获得最佳的氧化膜厚度为10～12μm，从而能够显著提高铝合金型材的耐磨、耐光和耐腐蚀性能，同时使铝合金型材具有良好的光泽和色泽，因此，本发明的铝合金型材产品可应用于太阳能热水器、太阳能电池、太阳灶、太阳能温室、太阳能干燥系统等太阳能光热利用技术领域，还可以应用于建筑、电力、汽车等多种领域，其具有广阔的发展前景。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明的铝合金抗腐蚀表面处理方法，包括以下步骤：
1）脱脂处理：
将铝合金基材放入脱脂液中进行脱脂处理10~25 min，其中脱脂液浓度为15%~18%的碱性水溶液；
2）水洗 ：
将经过脱脂处理后的铝合金基材用离子水洗清洗；
3）阳极氧化：
将铝合金基材放入氧化槽内的电解液中进行氧化处理，氧化条件为：电流密度为1.3A/dm2，电解液温度 14~17℃，氧化时间为27min；
所述电解液中包括以下组分 ：
硫酸 20%；
硫酸铝 1.0%；
丙酮酸 2%；
其余为水；
所述硫酸浓度为：170g/l； 硫酸铝的浓度为：11g/l；
4）水洗：
将经过阳极氧化后的铝合金基材用去离子水清洗其表面的电解液；
5）干燥：
将水洗后的铝合金基材烘干后在其表面形成一层氧化膜，所述氧化膜的厚度为10～12μm。
将铝合金基材采用本实施例的表面处理方法后获得的铝或铝合金型材不仅提高了耐磨、耐光和耐腐蚀性能，同时还具有良好的光泽和色泽。
实施例2
本发明的铝合金抗腐蚀表面处理方法，包括以下步骤：
1）脱脂处理：
将铝合金基材放入脱脂液中进行脱脂处理10~25 min，其中脱脂液浓度为15%~18%的碱性水溶液；
2）水洗 ：
将经过脱脂处理后的铝合金基材用离子水洗清洗；
3）阳极氧化：
将铝合金基材放入氧化槽内的电解液中进行氧化处理，氧化条件为：电流密度为1.2A/dm2，电解液温度 17~20℃，氧化时间为30min；
所述电解液中包括以下组分 ：
硫酸 23%；
硫酸铝 1.5%；
丙酮酸 5%；
其余为水；
所述硫酸浓度为：160g/l； 硫酸铝的浓度为：13g/l；
4）水洗：
将经过阳极氧化后的铝合金基材用去离子水清洗其表面的电解液；
5）干燥：
将水洗后的铝合金基材烘干后在其表面形成一层氧化膜，所述氧化膜的厚度为10～12μm。
将铝合金基材采用本实施例的表面处理方法后获得的铝或铝合金型材不仅提高了耐磨、耐光和耐腐蚀性能，同时还具有良好的光泽和色泽。
实施例3
本发明的铝合金抗腐蚀表面处理方法，包括以下步骤：
1）脱脂处理：
将铝合金基材放入脱脂液中进行脱脂处理10~25 min，其中脱脂液浓度为15%~18%的碱性水溶液；
2）水洗 ：
将经过脱脂处理后的铝合金基材用离子水洗清洗；
3）阳极氧化：
将铝合金基材放入氧化槽内的电解液中进行氧化处理，氧化条件为：电流密度为1.4A/dm2，电解液温度 20~23℃，氧化时间为33min；
所述电解液中包括以下组分 ：
硫酸 18%；
硫酸铝 1.2%；
丙酮酸 4%；
其余为水；
所述硫酸浓度为：180g/l； 硫酸铝的浓度为：8g/l；
4）水洗：
将经过阳极氧化后的铝合金基材用去离子水清洗其表面的电解液；
5）干燥：
将水洗后的铝合金基材烘干后在其表面形成一层氧化膜，所述氧化膜的厚度为10～12μm。
将铝合金基材采用本实施例的表面处理方法后获得的铝或铝合金型材不仅提高了耐磨、耐光和耐腐蚀性能，同时还具有良好的光泽和色泽。
检测分析
采用实施例1至3的方法对铝合金型材进行阳极氧化处理，在每种条件下进行25挂料实验生产，实验结果如表1所示：
表1.采用实施例1至3的方法对对铝及铝合金型表面进行处理的实验结果
| 氧化温度℃ | 氧化时间min | 氧化挂数 | 理想挂数 | 氧化膜厚率% |
| 14～17 | 27 | 25 | 23 | 92 |
| 17～20 | 30 | 25 | 24 | 96 |
| 20～23 | 33 | 25 | 21 | 89 |
结论：采用本发明的铝合金抗腐蚀表面处理方法，通过优化阳极氧化工艺参数，电流密度：1.2~1.4A/dm2，硫酸浓度：160~180g/l，硫酸铝浓度：8~13g/l，并合理控制电解液温度和氧化时间的对应关系，可使膜厚波动范围趋窄，得到较为理想的氧化膜厚度10～12μm，从而保证了所制得的铝合金型材氧化后的封孔质量和着色差的均匀性，能够显著提高铝合金型材的耐磨、耐光和耐腐蚀性能，同时使铝合金型材具有良好的光泽和色泽。因此，本发明的铝合金型材产品可应用于太阳能热水器、太阳能电池、太阳灶、太阳能温室、太阳能干燥系统等太阳能光热利用技术领域，还可以应用于建筑、电力、汽车等多种领域，其具有广阔的发展前景。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.铝合金抗腐蚀表面处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）脱脂处理：
将铝合金基材放入脱脂液中进行脱脂处理10~25min，其中脱脂液浓度为15%~18%的碱性水溶液；
2）水洗 ：
将经过脱脂处理后的铝合金基材用离子水洗清洗；
3）阳极氧化：
将铝合金基材放入氧化槽内的电解液中进行氧化处理，氧化条件为：电流密度为1.2~1.4A/dm2，电解液温度 14~23℃，氧化时间为25~35min；
所述电解液中包括以下组分 ：
硫酸 18~25%；
硫酸铝 0.8~1.5%；
丙酮酸 2~ 5%；
其余为水；
所述硫酸浓度为：160~180g/l； 硫酸铝的浓度为：8~13g/l；
4）水洗：
将经过阳极氧化后的铝合金基材用去离子水清洗其表面的电解液；
5）干燥 ：
将水洗后的铝合金基材烘干后在其表面形成一层氧化膜，所述氧化膜的厚度为10～12μm。
2.根据权利要求1所述的铝合金抗腐蚀表面处理方法，其特征在于：所述步骤3）阳极氧化：
将铝合金基材放入氧化槽内的电解液中进行氧化处理，氧化条件为：电流密度为1.3A/dm2，电解液温度 14~17℃，氧化时间为27min；
所述电解液中包括以下组分 ：
硫酸 20%；
硫酸铝 1.0%；
丙酮酸 2%；
其余为水；
所述硫酸浓度为：170g/l； 硫酸铝的浓度为：11g/l。
3.根据权利要求1所述的铝合金抗腐蚀表面处理方法，其特征在于：所述步骤3）阳极氧化：
将铝合金基材放入氧化槽内的电解液中进行氧化处理，氧化条件为：电流密度为1.2A/dm2，电解液温度 17~20℃，氧化时间为30min；
所述电解液中包括以下组分 ：
硫酸 23%；
硫酸铝 1.5%；
丙酮酸 5%；
其余为水；
所述硫酸浓度为：160g/l； 硫酸铝的浓度为：13g/l。
4.根据权利要求1所述的铝合金抗腐蚀表面处理方法，其特征在于：所述步骤3）阳极氧化：
将铝合金基材放入氧化槽内的电解液中进行氧化处理，氧化条件为：电流密度为1.4A/dm2，电解液温度 20~23℃，氧化时间为33min；
所述电解液中包括以下组分 ：
硫酸 18%；
硫酸铝 1.2%；
丙酮酸 4%；
其余为水；
所述硫酸浓度为：180g/l； 硫酸铝的浓度为：8g/l。
5.一种铝合金型材，其特征在于：所述铝合金型材是由铝合金基材采用权利要求1至4任意一项的铝合金抗腐蚀表面处理方法后所获得的铝合金型材。
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| CN102312265A (zh) * | 2011-09-22 | 2012-01-11 | 珠海市赛日包装材料有限公司 | 一种铝或铝合金阳极氧化膜的制备方法 |
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