CN105734640A - 铝合金件阳极氧化和表面处理方法，及其阳极氧化处理液 - Google Patents

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Abstract

一种适用于含锌和镁元素的铝合金件的表面处理方法，包括以下步骤：提供一铝合金件；将该铝合金件进行抛光以达到镜面效果；使用脱脂溶液对铝合金件脱脂；对铝合金件进行剥黑膜处理；使用包括酸性溶液及浓度为0.5mg/L至25g/L的添加剂的阳极氧化处理液对抛光后的铝合金件进行阳极氧化以在铝合金件表面形成氧化膜，其中该添加剂为己二酸铵、1,2,3-苯并三唑、草酸、苹果酸钠或甘油其中的一种或几种；使用封闭液对阳极氧化后的铝合金件进行封孔处理。本发明还提供应用于上述表面处理方法中的阳极氧化处理液及阳极氧化处理方法。采用上述表面处理方法得到铝合金件的表面无料纹，且光泽度较好。

Description

铝合金件阳极氧化和表面处理方法，及其阳极氧化处理液
技术领域
本发明涉及一种铝合金件表面处理方法，尤其涉及一种应用于含锌、镁元素的铝合金件的阳极氧化方法和表面处理方法，及上述方法所采用的阳极氧化处理液。
背景技术
Al-Mg-Zn系铝合金以量轻、密度低、散热性好、抗压性强等优异特点，充分满足了电子产品高度集成化、轻薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽和散热的要求，越来越多成为电子产品外壳材料的首选。
然而，Al-Mg-Zn系铝合金作为电子产品外壳的材料时，虽然产品有满足需求的强度特性，但其外观平平，限制了其广泛应用。目前Al-Mg-Zn系铝合金作为电子产品外壳件表面通常需以下几个工艺，如喷砂、拉丝、烤漆、砂面阳极等，但其表面进行高光镜面阳极处理少之甚少，主要是因为Al-Mg-Zn系铝合金表面进行镜面阳极时，经常会出现一条条的料纹、腐蚀点，这是因为阳极氧化时，Al-Mg-Zn系铝合金中的Cu、Zn或MgZn2等类金属间化合物优先于基体Al溶解，微观上会形成一个个的小凹坑，宏观上则表现为一条条的料纹，导致Al-Mg-Zn系铝合金表面光泽度低，严重影响其外观效果。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种能够对含锌和镁元素的铝合金件进行表面处理，并获得无料纹、高光泽度表面的阳极氧化处理液、阳极氧化方法及其表面处理方法。
一种适用于含锌和镁元素的铝合金件的阳极氧化处理液，该阳极氧化处理液包括浓度为150至230g/L的硫酸及浓度为0.5mg/L至25g/L的添加剂，该添加剂为己二酸铵、1,2,3-苯并三唑、草酸、苹果酸钠或甘油其中的一种或几种。
一种适用于含锌和镁元素的铝合金件的阳极氧化方法，该方法为使用包括酸性溶液与浓度为0.5mg/L至25g/L的添加剂的阳极氧化处理液对铝合金件进行阳极氧化，该添加剂为己二酸铵、1,2,3-苯并三唑、草酸、苹果酸钠或甘油其中的一种或几种。
一种适用于含锌和镁元素的铝合金件的表面处理方法，该方法包括：
提供一铝合金件；
将该铝合金件表面进行抛光以达到镜面效果；
使用脱脂溶液对铝合金件表面脱脂；
使用包括酸性溶液与浓度为0.5mg/L至25g/L的添加剂的阳极氧化处理液对抛光后的铝合金件进行阳极氧化以在铝合金件表面形成氧化膜，其中该添加剂为己二酸铵、1,2,3-苯并三唑、草酸、苹果酸钠或甘油其中的一种或几种；
使用封闭液对阳极氧化后的铝合金件进行封孔处理，以提高阳极氧化膜的耐腐蚀性能。
采用本发明的含锌和镁元素的铝合金件的表面处理方法，由于在阳极氧化时添加了己二酸铵、1,2,3-苯并三唑、草酸、苹果酸钠或甘油其中的一种或几种作为添加剂，这些添加剂的添加可阻止铝合金中的Cu、Zn或MgZn2等金属间化合物的优先溶解，从而改善铝合金件表面阳极膜的料纹状况，同时还可以提高铝合金件表面的光泽度。
附图说明
图1是本发明实施方式的铝合金件表面处理方法的流程图。
图2是实施例1至实施例9及对比例1至对比例7的处理流程及参数。
图3是实施例1至实施例9的光泽度测试及表面形貌观察结果。
图4是对比例1至对比例7的光泽度测试及表面形貌观察结果。
图5是实施例1的铝合金件表面表面的显微镜照片。
图6是对比例1的铝合金件表面表面的显微镜照片。
图7是实施例1的铝合金件表面的3D表面形貌照片。
图8是对比例1的铝合金件表面的3D表面形貌照片。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参见图1，所示为本发明实施方式的含锌和镁元素的铝合金件的表面处理方法的流程图，其包括以下步骤：
步骤S10，提供一铝合金件。
步骤S20，将该铝合金件进行抛光以使铝合金件获得光亮、平整的镜面效果。在本实施例中，采用化学机械抛光（CMP）的方式对铝合金件表面进行抛光，抛光过程分为中磨和精磨。其中，中磨时温度控制在23至30℃，时间控制在10至15分钟；精磨时温度控制在23至30℃，时间控制在10至15分钟。
步骤S30，脱脂，以去除该铝合金件表面的油污，使铝合金件表面亲水。脱脂时间控制在3至5分钟，脱脂温度控制在50至60℃。建浴时，脱脂溶液为磷酸钠，其质量浓度为40至70克/升（g/L）。
步骤S40，使用酸性溶液对铝合金件进行剥黑膜处理以除去化抛后该铝合金件表面的由金属间化合物颗料形成的表面层﹐从而获得光亮的铝合金件表面。剥黑膜时间控制在20至120秒，剥黑膜温度为室温。剥黑膜使用的酸性溶液为硫酸，体积比为15%至35%。
步骤S50，对抛光后的铝合金件进行阳极氧化，以在铝合金件表面形成一层纳米级多孔Al2O3膜。阳极氧化时间控制在20至50分钟，阳极氧化温度控制在18至26℃，阳极氧化电压控制为6至10V。建浴时，阳极氧化槽液包括质量浓度为150至230克/升（g/L）的硫酸溶液及质量浓度为0.5毫克/升（mg/L）至25克/升（g/L）的添加剂。该添加剂可以为己二酸铵、1,2,3-苯并三唑、草酸、苹果酸钠或甘油其中的一种或几种。
步骤S60，对阳极氧化后的铝合金件进行封孔处理，以提高阳极氧化膜的耐腐蚀性能。封孔时间控制在15至20分钟，封孔温度控制在90至95℃，封闭液为醋酸镍，质量浓度为5至10克/升（g/L）。
步骤S70，烘干该铝合金件。
在步骤S20至步骤S70的每两个连续步骤之间，均还可包括水洗该铝合金件的步骤。
可以理解，在步骤S20中，也可采用其它方式，例如机械抛光、化学抛光、电解抛光等对铝合金件进行抛光，只要使该铝合金件表面获得镜面效果，即可。可以理解，若采用机械抛光后该铝合金件表面没有形成由金属间化合物颗料形成的表面层，则剥黑膜的步骤可以省略。
可以理解，在步骤S30中，脱脂溶液也可采用其他脱脂溶液，例如氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠或其混合溶液等。可以理解，在步骤S40中，剥黑膜使用的溶液不限于硫酸，也可以为硝酸等其它溶液。
可以理解，在步骤S50中，阳极氧化槽液也可采用其它酸性溶液，如磷酸、铬酸、草酸或其混合溶液等。可以理解，在步骤S60中，封闭液不限于醋酸镍，也可为硫酸镍、氟化镍或其混合溶液等。
为进一步对上述铝合金件表面处理方法进行说明，以下将以具体实施例及对比例说明。
提供16组铝合金件，该16组含锌和镁元素的铝合金件的材质均为AA7003型Al-Mg-Zn系铝合金，其中第1组至第9组Al-Mg-Zn系铝合金件采用本发明实施方式的铝合金件表面处理方法处理，作为实施例1至实施例9；第10组至第16组Al-Mg-Zn系铝合金件的表面处理方法与第1组至第7组的相似，不同点在于阳极氧化处理时阳极氧化槽液中未添加相应的添加剂，作为对比例1至对比例7。上述实施例1至实施例9及对比例1至对比例7的铝合金件的处理流程及参数请参阅图2（一般步骤中的参数仅列出处理时间及处理温度，不包含相同的其他参数）。实施例1至实施例9的建浴时处理溶液的成分及浓度参下文，上述对比例1至对比例7的铝合金件的各步骤建浴时处理溶液的成分及浓度分别与实施例1至实施例7相同，不同点在于阳极氧化处理时阳极氧化槽液中未添加相应的添加剂。
实施例1
建浴时处理溶液的成分及浓度如下：
脱脂：磷酸钠60g/L；
剥黑膜：硫酸体积比20%；
阳极氧化：硫酸200g/L、添加剂为10g/L的草酸；
封孔：醋酸镍8g/L。
实施例2
建浴时处理溶液的成分及浓度如下：
脱脂：磷酸钠50g/L；
剥黑膜：硫酸体积比15%；
阳极氧化：硫酸230g/L、添加剂为4g/L的己二酸铵；
封孔：醋酸镍5g/L。
实施例3
建浴时处理溶液的成分及浓度如下：
脱脂：磷酸钠40g/L；
剥黑膜：硫酸体积比25%；
阳极氧化：硫酸220g/L、添加剂为0.5mg/L的1,2,3-苯并三唑；
封孔：醋酸镍10g/L。
实施例4
建浴时处理溶液的成分及浓度如下：
脱脂：磷酸钠70g/L；
剥黑膜：硫酸体积比30%；
阳极氧化：硫酸190g/L、添加剂为10.5g/L的草酸与1,2,3-苯并三唑的混合物，其中草酸10g/l，1,2,3-苯并三唑0.5mg/L；
封孔：醋酸镍7g/L。
实施例5
建浴时处理溶液的成分及浓度如下：
脱脂：磷酸钠45g/L；
剥黑膜：硫酸体积比23%；
阳极氧化：硫酸205g/L、添加剂为20g/L的草酸与甘油的混合物，其中草酸10g/L，甘油10g/L；
封孔：醋酸镍8g/L。
实施例6
建浴时处理溶液的成分及浓度如下：
脱脂：磷酸钠48g/L；
剥黑膜：硫酸体积比26%；
阳极氧化：硫酸180g/L、添加剂为15g/L的草酸与苹果酸钠的混合物，其中，草酸10g/L，苹果酸钠5g/L；
封孔：醋酸镍9g/L。
实施例7
建浴时处理溶液的成分及浓度如下：
脱脂：磷酸钠42g/L；
剥黑膜：硫酸体积比35%；
阳极氧化：硫酸150g/L、添加剂为25g/L的草酸与甘油的混合物，其中，草酸10g/L，甘油15g/L；
封孔：醋酸镍8g/L。
实施例8
建浴时处理溶液的成分及浓度如下：
脱脂：磷酸钠60g/L；
剥黑膜：硫酸体积比20%；
阳极氧化：硫酸200g/L、添加剂为5g/L的草酸；
封孔：醋酸镍8g/L。
实施例9
建浴时处理溶液的成分及浓度如下：
脱脂：磷酸钠50g/L；
剥黑膜：硫酸体积比15%；
阳极氧化：硫酸180g/L、添加剂为8g/L的己二酸铵；
封孔：醋酸镍5g/L。
性能测试：经处理后，在上述16组Al-Mg-Zn系铝合金件中每组随机选取3个样品进行光泽度测试及表面形貌观察，测试结果请参图3及图4。其中，在放大40倍的显微镜下观察样品的2D表面形貌，在三维光学轮廓仪上观察样品的3D表面形貌。
由于实施例1至实施例9制得的Al-Mg-Zn系铝合金件的表面形貌比较类似，故，仅给出了经本发明实施方式1的表面处理方法处理的Al-Mg-Zn系铝合金件的与对比例1未添加添加剂的表面处理方法处理的Al-Mg-Zn系铝合金件的表面形貌观察照片（请参图5至图8）。
由测试结果可看出，采用本发明实施方式的铝合金件表面处理方法处理的Al-Mg-Zn系铝合金件的在放大40倍的显微镜下其表面无明显料纹及腐蚀点（请参图5），且实施例Al-Mg-Zn系铝合金件的3D表面光滑（请参图7）；而对比例中，Al-Mg-Zn系铝合金件的在放大40倍的显微镜下可明显观察到条状的料纹及白色的腐蚀点（请参图6），且对比例Al-Mg-Zn系铝合金件的3D表面较为粗糙（请参图8）。采用本发明实施方式的铝合金件表面处理方法处理得到的Al-Mg-Zn系铝合金件其光泽度值大部分均在1300以上，最高值达1422；而未添加添加剂的对比例其光泽度值大部分在1300以下，最高值仅有1303。可见，采用本发明的铝合金件表面处理方法处理的Al-Mg-Zn系铝合金件可获得无料纹、光泽度较佳之外观。当该Al-Mg-Zn系铝合金件作为电子装置外壳件时，可确保该电子装置具有较佳的外观效果。
采用本发明的含锌和镁元素的铝合金件的表面处理方法，由于在阳极氧化时添加了己二酸铵、1,2,3-苯并三唑、草酸、苹果酸钠或甘油其中的一种或几种作为添加剂，这些添加剂的添加可阻止铝合金中的Cu、Zn或MgZn2等金属间化合物的优先溶解，从而改善铝合金件表面阳极膜的线纹状况（参见图5至图8），同时可以提高铝合金件表面的光泽度。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种适用于含锌和镁元素的铝合金件的阳极氧化处理液，其特征在于：该阳极氧化处理液包括浓度为150至230g/L的硫酸及浓度为0.5mg/L至25g/L的添加剂，该添加剂为己二酸铵、1,2,3-苯并三唑、草酸、苹果酸钠或甘油其中的一种或几种。
2.一种适用于含锌和镁元素的铝合金件的阳极氧化方法，其特征在于：使用包括酸性溶液与浓度为0.5mg/L至25g/L的添加剂的阳极氧化处理液对铝合金件进行阳极氧化，该添加剂为己二酸铵、1,2,3-苯并三唑、草酸、苹果酸钠或甘油其中的一种或几种。
3.如权利要求2所述的铝合金件的阳极氧化方法，其特征在于：该阳极氧化步骤使用的酸性溶液为浓度150至230g/L硫酸，阳极氧化时间控制在20至50分钟，阳极氧化温度控制在18至26℃，阳极氧化电压控制为6至10V。
4.一种适用于含锌和镁元素的铝合金件的表面处理方法，该方法包括：
提供一铝合金件；
将该铝合金件表面进行抛光以达到镜面效果；
使用脱脂溶液对铝合金件表面脱脂；
使用包括酸性溶液与浓度为0.5mg/L至25g/L的添加剂的阳极氧化处理液对抛光后的铝合金件进行阳极氧化以在铝合金件表面形成氧化膜，其中该添加剂为己二酸铵、1,2,3-苯并三唑、草酸、苹果酸钠或甘油其中的一种或几种；
使用封闭液对阳极氧化后的铝合金件进行封孔处理。
5.如权利要求4所述的铝合金件的表面处理方法，其特征在于：在使用脱脂溶液对铝合金件脱脂及进行阳极氧化步骤之间，还包括使用酸性溶液对铝合金件进行剥黑膜处理的步骤。
6.如权利要求5所述的铝合金件的表面处理方法，其特征在于：在对铝合金件进行剥黑膜处理的步骤中，剥黑膜时间控制在20至120秒，剥黑膜温度为室温，剥黑膜使用的溶液为硫酸。
7.如权利要求4所述的铝合金件的表面处理方法，其特征在于：该阳极氧化步骤使用的酸性溶液为浓度为150至230g/L的硫酸，阳极氧化时间控制在20至50分钟，阳极氧化温度控制在18至26℃，阳极氧化电压控制为6至10V。
8.如权利要求4所述的铝合金件的表面处理方法，其特征在于：在使用脱脂溶液对铝合金件脱脂的步骤中，脱脂时间控制在3至5分钟，脱脂温度控制在50至60℃，脱脂溶液包括质量浓度为40至70g/L的磷酸钠。
9.如权利要求4所述的铝合金件的表面处理方法，其特征在于：在使用封闭液对阳极氧化后的铝合金件进行封孔处理的步骤中，封孔时间控制在15至20分钟，封孔温度控制在90至95℃，封闭液为质量浓度为5-10g/L的醋酸镍。
10.如权利要求4所述的铝合金件的表面处理方法，其特征在于：在使用封闭液对阳极氧化后的铝合件进行封孔处理的步骤后，将封孔处理后的铝合金件水洗，再对铝合金件表面进行烘干处理。
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