CN105088308A - 高铜高硅铝合金阳极氧化环保工艺 - Google Patents

高铜高硅铝合金阳极氧化环保工艺 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种高铜高硅铝合金阳极氧化环保工艺，包括以下步骤：S10，对高铜高硅铝合金在丙酮和乙醇的混合溶液中进行除油处理，在弱碱性溶液进一步中温除油，水洗，再进行酸性溶液中和，水洗；S20，将去油处理后的高铜高硅铝合金进行环保阳极氧化，水洗，烘干，其中环保阳极氧化溶液组成如下：体积百分比为5～9％的H2SO4，溶液浓度为10～50g/L的H3BO3，溶液浓度为20～80g/L的C7H6O6S，溶液浓度为1～6g/L的添加剂。本发明实施例采用环保混合酸溶液体系，并通过施加中高频脉冲电流在常温下对高铜高硅铝合金进行阳极氧化，可得到硬度高、抗蚀性强的厚氧化膜，本发明所提供的方法操作简单，易于工业化。

Description

高铜高硅铝合金阳极氧化环保工艺
技术领域
本发明涉及铝合金阳极氧化工艺，特别地涉及一种高铜高硅铝合金氧化环保工艺，使得其氧化膜厚度可达10微米以上。
背景技术
铸造铝合金由于密度小，比强度高等特点，广泛应用于航空、航天、汽车、机械等行业，随着现代工业及铸造新技术的发展，对铸造铝合金需求量越来越大。铸造铝合金为Al-Si系，Al-Cu系及Al-Si-Cu系，含硅、含铜量较大，铸件中气体及残杂物较多，采用常规的阳极氧化表面处理技术膜层易“烧蚀”或难以得到连续性好、较厚的膜层。
为解决这些问题，韩国东等开发了ACE型多功能铝合金阳极氧化电源，采用单一硫酸溶液，基本解决了铸造铝合金阳极氧化烧蚀现象；吴璐莹、刘钧泉等研究了添加剂存在下硫酸体系中对压铸铝合金进行阳极氧化后氧化膜的耐蚀性等问题，得到了一种性能优良的阳极氧化工艺；曹经倩等开发了一种硼酸为主要阳极氧化介质，通过加入一定量有机酸和无机盐组成的混合弱酸电解液，在铸铝合金上获得了一层不夹灰渣且有良好外观的防护装饰性阳极氧化膜。但这些发明所采用的均为浓度很高的硫酸溶液，环境友好型差，而且采用高浓度的硫酸溶液进行阳极氧化，氧化膜孔隙率高，孔壁薄，对于高铜高硅的铝合金氧化膜厚度不够，氧化膜容易烧穿，膜孔不致密，导致氧化膜耐磨性与抗蚀性较差。
发明内容
为提高高铜高硅铸造铝合金的表面耐磨性、抗腐蚀性，本发明提供了一种高铜高硅铝合金阳极氧化环保工艺，其采用环保混合酸溶液体系，并通过施加中高频脉冲电流在常温下对高铜高硅铝合金进行阳极氧化，可得到硬度高、抗蚀性强的厚氧化膜，本发明所提供的方法操作简单，易于工业化。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种高铜高硅铝合金阳极氧化环保工艺，包括以下步骤：
S10，对高铜高硅铝合金在丙酮和乙醇的混合溶液中进行除油处理，在弱碱性溶液进一步中温除油，水洗，再进行酸性溶液中和，水洗；
S20，进行环保阳极氧化，水洗，烘干，
其中环保阳极氧化溶液组成如下：体积百分比为5～9％的H2SO4，溶液浓度为10～50g/L的H3BO3，溶液浓度为20～80g/L的C7H6O6S，溶液浓度为1～6g/L的添加剂；
环保阳极氧化过程中电流参数如下：电流密度为1-2.5A/dm2，频率为900-1500HZ，占空比为40-80％，时间为60-150分钟。
优选地，丙酮和乙醇的混合溶液中丙酮与乙醇的体积百分比为1∶1。
优选地，所述中温除油的温度为50～70℃。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
(1)本发明实施例的氧化膜表面致密，孔隙率低，硬度高；
(2)适合于高铜高硅铸造铝合金材料及各种形状的工件；
(3)采用环保阳极氧化工艺，提高了高铜高硅铝合金材料的耐蚀性与耐磨性；
(4)所述技术方案操作简单、清洁环保、适用于形状各异的铝合金工件，易于工业化。
附图说明
图1为本发明实施例的高铜高硅铝合金阳极氧化环保工艺的步骤流程图；
图2(a)为本发明实施例的高铜高硅铝合金阳极氧化环保工艺的具体应用实例1所得的高铜高硅铝合金阳极氧化的形貌图；
图2(b)为本发明实施例的高铜高硅铝合金阳极氧化环保工艺的具体应用实例2所得的高铜高硅铝合金阳极氧化的形貌图；
图2(c)为本发明实施例的高铜高硅铝合金阳极氧化环保工艺的具体应用实例3所得的高铜高硅铝合金阳极氧化的形貌图；
图2(d)为本发明实施例的高铜高硅铝合金阳极氧化环保工艺的具体应用实例4所得的高铜高硅铝合金阳极氧化的形貌图；
图2(e)为本发明实施例的高铜高硅铝合金阳极氧化环保工艺的具体应用实例5所得的高铜高硅铝合金阳极氧化的形貌图；
图2(f)为本发明实施例的高铜高硅铝合金阳极氧化环保工艺的具体应用实例6所得的高铜高硅铝合金阳极氧化的形貌图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
参见图1，所示为本发明实施例的高铜高硅铝合金阳极氧化环保工艺的步骤流程图，包括以下步骤：
S10，对高铜高硅铝合金在丙酮和乙醇的混合溶液中进行除油处理，在弱碱性溶液进一步中温除油，水洗，再进行酸性溶液中和，水洗；
S20，将去油处理后的高铜高硅铝合金进行环保阳极氧化，水洗，烘干，
其中环保阳极氧化溶液组成如下：体积百分比为5～9％的H2SO4，溶液浓度为10～50g/L的H3BO3，溶液浓度为20～80g/L的C7H6O6S，溶液浓度为1～6g/L的添加剂；
环保阳极氧化过程中电流参数如下：电流密度为1-2.5A/dm2，频率为900-1500HZ，占空比为40-80％，时间为60-150分钟。
实施例1
将高铜高硅铝合金件在丙酮和乙醇的混合液中(丙酮与乙醇的体积百分比为1∶1)浸泡除油，然后在碳酸氢钠弱碱性溶液(溶液pH为8-9)中温除油，水洗，含磷酸与氢氟酸的酸性溶液中和后，水洗备用。将以上处理过的铝合金件浸入等环保阳极氧化溶液中进行阳极氧化。阳极氧化溶液组成如下：H2SO45％(体积百分比)；H3BO350g/L，C7H6O6S40g/L，纳米粒子添加剂2g/L。接通电源，为了防止铸铝烧蚀，根据工件表面积大小来逐渐调节电流密度，使得电流从0.5A/dm2在15分钟内均匀增加到2A/dm2，频率900HZ，占空比50％；阳极氧化总时间为60分钟，其中总时间包括电流均匀增加部分的时间。
该实施例所得高铜高硅铝合金氧化膜表面致密，见图2(a)，硬度为680HV，抗蚀性好，厚度为16μm。
实施例2
将高铜高硅铝合金件在丙酮和乙醇的混合液中(丙酮与乙醇的体积百分比为1∶1)浸泡除油，然后在弱碱性溶液中温除油，水洗，酸性溶液中和后，水洗备用。将以上处理过的铝合金件浸入等环保阳极氧化溶液中进行阳极氧化。阳极氧化溶液组成如下：H2SO47％(体积百分比)，H3BO345g/L，C7H6O6S70g/L；添加剂4g/L。接通电源，根据工件表面积大小来逐渐调节电流密度，从1A/dm2在25分钟内均匀增加到2.5A/dm2，频率1000HZ，占空比40％，阳极氧化总时间为90分钟，其中总时间包括电流均匀增加部分的时间。
该实施例所得高铜高硅铝合金氧化膜表面致密，硬度为700HV，抗蚀性好，厚度为22μm，表面形貌参见图2(b)所示。
实施例3
将高铜高硅铝合金件在丙酮和乙醇的混合液中(丙酮与乙醇的体积百分比为1∶1)浸泡除油，然后在弱碱性溶液中温除油，水洗，酸性溶液中和后，水洗备用。将以上处理过的铝合金件浸入等环保阳极氧化溶液中进行阳极氧化。阳极氧化溶液组成如下：H2SO46％(体积百分比)，H3BO340g/L，C7H6O6S80g/L；添加剂2g/L。接通电源，根据工件表面积大小来逐渐调节电流密度，从0.5A/dm2在25分钟内均匀增加到2.5A/dm2，频率900HZ，占空比50％，阳极氧化总时间为120分钟，其中总时间包括电流均匀增加部分的时间。
该实施例所得高铜高硅铝合金氧化膜表面致密，硬度为480HV，抗蚀性好，厚度为20μm，表面形貌参见图2(c)所示。
实施例4
将高铜高硅铝合金件在丙酮和乙醇的混合液中(丙酮与乙醇的体积百分比为1∶1)浸泡除油，然后在弱碱性溶液中温除油，水洗，酸性溶液中和后，水洗备用。将以上处理过的铝合金件浸入等环保阳极氧化溶液中进行阳极氧化。阳极氧化溶液组成如下：H2SO49％(体积百分比)，H3BO310g/L；C7H6O6S20g/L；添加剂5g/L。接通电源，根据工件表面积大小来逐渐调节电流密度，从0.5A/dm2在15分钟内均匀增加到2A/dm2，频率为1000HZ，占空比为80％，阳极氧化总时间为150分钟，其中总时间包括电流均匀增加部分的时间。
该实施例所得高铜高硅铝合金氧化膜表面致密，硬度为480HV，抗蚀性好，厚度为30μm。表面形貌参见图2(d)所示。
实施例5
将高铜高硅铝合金件在丙酮和乙醇的混合液中(丙酮与乙醇的体积百分比为1∶1)浸泡除油，然后在弱碱性溶液中温除油，水洗，酸性溶液中和后，水洗备用。将以上处理过的铝合金件浸入等环保阳极氧化溶液中进行阳极氧化。阳极氧化溶液组成如下：H2SO48％(体积百分比)，H3BO340g/L，C7H6O6S40g/L；添加剂5g/L。接通电源，根据工件表面积大小来逐渐调节电流密度，从0.5A/dm2在25分钟内均匀增加到2.5A/dm2，频率1200HZ，占空比70％，阳极氧化总时间为120分钟，其中总时间包括电流均匀增加部分的时间。
该实施例所得高铜高硅铝合金氧化膜表面致密，硬度为480HV，抗蚀性好，厚度为33μm，表面形貌参见图2(e)所示。
实施例6
将高铜高硅铝合金件在丙酮和乙醇的混合液中(丙酮与乙醇的体积百分比为1∶1)浸泡除油，然后在弱碱性溶液中温除油，水洗，酸性溶液中和后，水洗备用。将以上处理过的铝合金件浸入等环保阳极氧化溶液中进行阳极氧化。阳极氧化溶液组成如下：H2SO46％(体积百分比)，H3BO330g/L；C7H6O6S80g/L；添加剂4g/L。接通电源，根据工件表面积大小来逐渐调节电流密度，从0.5A/dm2在25分钟内均匀增加到2.5A/dm2，频率1500HZ，占空比80％，阳极氧化总时间为150分钟，其中总时间包括电流均匀增加部分的时间。
该实施例所得高铜高硅铝合金氧化膜表面致密，硬度为480HV，抗蚀性好，厚度为70μm，表面形貌参见图2(f)所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高铜高硅铝合金阳极氧化环保工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S10，对高铜高硅铝合金在丙酮和乙醇的混合溶液中进行除油处理，在弱碱性溶液进一步中温除油，水洗，再进行酸性溶液中和，水洗；
S20，将去油处理后的高铜高硅铝合金进行环保阳极氧化，水洗，烘干，
其中环保阳极氧化溶液组成如下：体积百分比为5～9％的H2SO4，溶液浓度为10～50g/L的H3BO3，溶液浓度为20～80g/L的C7H6O6S以及溶液浓度为1～6g/L的添加剂；
环保阳极氧化过程中电流参数如下：电流密度为1-2.5A/dm2，频率为900-1500HZ，占空比为40-80％，时间为60-150分钟。
2.根据权利要求1所述的高铜高硅铝合金阳极氧化环保工艺，其特征在于，丙酮和乙醇的混合溶液中丙酮与乙醇的体积百分比为1∶1。
3.根据权利要求1所述的高铜高硅铝合金阳极氧化环保工艺，其特征在于，所述中温除油的温度为50～70℃。
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