CN105803456A - 一种铝合金表面微弧氧化-化学镀铜复合涂层的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铝合金表面微弧氧化-化学镀铜复合涂层的制备方法，该方法首先对铝合金基体进行表面微弧氧化，形成微弧氧化陶瓷膜层；然后对微弧氧化后的基体进行化学镀铜处理，从而在铝合金表面形成铝合金微弧氧化-化学镀铜复合涂层。本发明所制备的微弧氧化-化学镀铜复合涂层的缺陷远少于传统微弧氧化膜层的缺陷，提高了耐蚀性能，所制备涂层形成了导电能力，可以扩大铝合金在拥有导电要求的领域的应用。

Description

一种铝合金表面微弧氧化-化学镀铜复合涂层的制备方法

技术领域

本发明涉及一种微弧氧化-化学镀复合涂层的制备方法，尤其是一种铝合金表面微弧氧化-化学镀铜复合涂层的制备方法。

背景技术

铝合金由于密度小、比强度高、导热性好、在大气环境中具有较好的耐蚀性、易于加工等优点，从而使得其在工程界得到非常广泛的应用；另一方面，由于其硬度低、不耐磨以及在海洋环境下耐蚀性有待进一步提高等不足，使其在实际应用的过程中需要进行表面处理。随着现代科学技术和工业的发展，陶瓷材料以其特有的耐蚀性能和丰富的资源优势成为继金属材料、高分子材料之后又一重要的工程材料。同时，又由于陶瓷材料本身所固有的特性，即脆性大，可加工性差，一直束缚其广泛的应用。因此，现代技术对铝合金表面性能的改变极为关注。微弧氧化是一种能在铝及其合金表面沉积一层厚而致密的超硬陶瓷膜的技术，能极大地改善铝合金的耐磨损、耐腐蚀性能等，因而在航空、航天、机械、电子、纺织、装饰等领域有广阔的应用前景。但是微弧氧化工艺制备的陶瓷膜层，表面残留了大量的放电微小气孔，会对其耐蚀性能造成不利影响，同时，由于该膜层是陶瓷层，不导电，从而限制了微弧氧化陶瓷膜层在既需要良好耐蚀性又需要其具有一定导电性领域的进一步推广应用。

为了提高铝合金微弧氧化陶瓷膜层的耐蚀性能，并使其能在导电性领域中占有一席之地，可以在铝合金微弧氧化陶瓷膜层上进行化学镀。化学镀是一种新型的金属表面处理技术，该技术以其工艺简便、节能、环保日益受到人们的关注。同样，在防护性能方面，该技术能提高产品的耐蚀性和使用寿命；在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性能、润滑性能等特殊功能，因而成为目前表面处理技术的一个重要发展方向之一。且由于化学镀镀层含有金属材质，故其具有一定导电性。

发明内容

为解决铝合金材料微弧氧化技术中存在的上述不足，本发明提供了一种铝合金表面微弧氧化-化学镀铜复合涂层的制备方法。

为达到发明目的，本发明所采用的技术方案是：

一种铝合金表面微弧氧化-化学镀铜复合涂层的制备方法，首先对铝合金基体进行表面微弧氧化，形成微弧氧化陶瓷膜层；然后对微弧氧化后的基体进行化学镀铜处理，从而在铝合金表面形成铝合金微弧氧化-化学镀铜复合涂层。

铝合金表面微弧氧化过程为：

A.对铝合金基体进行预处理，基本步骤包括：砂纸打磨，除油，氢氧化钠与硝酸漂洗液（3:1）漂洗，超声波去离子水清洗30min，真空环境中干燥；

B.将试样安装在微弧氧化设备上，试样作阳极浸在处理液中，带冷却系统的不锈钢容器作为阴极，电解液为硅酸钠10g/L，氢氧化钾2g/L，模式为恒流模式，电流为4A，制备时间为15min，温度控制在30℃左右；

C.将制备好的微弧氧化试样用去离子水漂洗，自然干燥。

化学镀铜处理过程为：

A.敏化处理：将微弧氧化之后的铝合金基体室温下放入敏化液中处理3~5min；

B.活化处理：将敏化处理之后的铝合金基体室温下放入活化液中处理1~3min；

C.化学镀铜：将经过敏化和活化处理后的铝合金基体放入准备好的化学镀液中，调整其pH至12~13，化学镀温度为40~50℃，时间为50~70min；

D.后处理：将制备好的铝合金微弧氧化-化学镀铜复合涂层用去离子水漂洗，自然干燥。

所述敏化液组成为：氯化亚锡10~20g/L，盐酸35~55ml/L。

所述活化液组成为：硝酸银3~8g/L，加入适量氨水使溶液透明。

所述化学镀液组成为：硫酸铜15~30g/L，氢氧化钠10~20g/L，铁氰化钾1~5g/L，EDTA10~30g/L，2-2联吡啶10~25g/L，甲醛10~15ml/L。

本发明的有益效果为：（1）所述微弧氧化-化学镀铜复合涂层的缺陷远少于传统微弧氧化膜层的缺陷，提高了耐蚀性能；（2）所制备涂层形成了导电能力，可以扩大铝合金在具有导电要求的领域的应用；（3）原料廉价、普通，工艺简单、成本低，反应过程容易控制，利于工业化生产。

附图说明

图1为铝合金表面形貌图：（a）微弧氧化膜层；(b)微弧氧化-化学镀铜复合涂层。

图2为铝合金微弧氧化-化学镀铜复合涂层的能谱分析图。

具体实施方式

下面结合具体方式对本发明进行进一步描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

实施例1：

材料准备：敏化液：氯化亚锡10g/L，盐酸55ml/L；活化液：硝酸银3g/L；化学镀液：硫酸铜15g/L，氢氧化钠10g/L，铁氰化钾5g/L，EDTA10g/L，2-2联吡啶25g/L，甲醛10ml/L；经过微弧氧化表面处理的6063铝合金。

将微弧氧化之后的铝合金基体室温下放入敏化液中处理3min，然后室温下放入活化液中处理3min，再将经过敏化和活化处理的铝合金基体放入化学镀液中，调整其pH至12，温度控制在40℃左右，时间为70min。

实施例2：

材料准备：敏化液：氯化亚锡15g/L，盐酸45ml/L；活化液：硝酸银5g/L；化学镀液：硫酸铜20g/L，氢氧化钠15g/L，铁氰化钾3g/L，EDTA20g/L，2-2联吡啶20g/L，甲醛12ml/L；经过微弧氧化表面处理的6063铝合金。

将微弧氧化之后的铝合金基体室温下放入敏化液中处理4min，然后室温下放入活化液中处理2min，再将经过敏化和活化处理的铝合金基体放入化学镀液中，调整其pH至12，温度控制在45℃左右，时间为60min。

实施例3：

材料准备：敏化液：氯化亚锡18g/L，盐酸40ml/L；活化液：硝酸银6g/L；化学镀液：硫酸铜25g/L，氢氧化钠13g/L，铁氰化钾4g/L，EDTA25g/L，2-2联吡啶18g/L，甲醛13ml/L；经过微弧氧化表面处理的6063铝合金。

将微弧氧化之后的铝合金基体室温下放入敏化液中处理4min，然后室温下放入活化液中处理2min，再将经过敏化和活化处理的铝合金基体放入化学镀液中，调整其pH至13，温度控制在47℃左右，时间为60min。

实施例4：

材料准备：敏化液：氯化亚锡20g/L，盐酸35ml/L；活化液：硝酸银8g/L；化学镀液：硫酸铜30g/L，氢氧化钠20g/L，铁氰化钾1g/L，EDTA30g/L，2-2联吡啶10g/L，甲醛15ml/L。

将微弧氧化之后的铝合金基体室温下放入敏化液中处理4min，然后室温下放入活化液中处理2min，再将经过敏化和活化处理的铝合金基体放入化学镀液中，调整其pH至13，温度控制在50℃左右，时间为50min。

采用ISM-6510型扫描电镜（SEM）测定试样的表面微观形貌，并进行能谱（EDS）分析（能谱的扫描方式为线扫描）。

（1）SEM分析：从图1中可以看出，微弧氧化后的铝合金表面有很多的微孔，直径约为5μm左右，该微弧氧化涂层经过化学镀铜之后，表面微孔大大减少，且在复合涂层上附着有铜，图2的能谱分析图中可以验证。

（2）EDS分析：从图2中可以看出，化学镀铜之后的复合涂层中铜元素占据着主导地位，从而导致铜元素的强度高于基体铝元素的强度，且分布均匀。

Claims (5)

1.一种铝合金表面微弧氧化-化学镀铜复合涂层的制备方法，其特征在于首先对铝合金基体进行表面微弧氧化，形成微弧氧化陶瓷膜层；然后对微弧氧化后的基体进行化学镀铜处理，从而在铝合金表面形成铝合金微弧氧化-化学镀铜复合涂层。

2.根据权利要求1所述的铝合金表面微弧氧化-化学镀铜复合涂层的制备方法，其特征在于化学镀铜处理过程为：

A.敏化处理：室温下将微弧氧化之后的铝合金基体放入敏化液中处理3~5min；

B.活化处理：室温下将敏化处理之后的铝合金基体放入活化液中处理1~3min；

C.化学镀铜：将经过敏化和活化处理后的铝合金基体放入化学镀液中，调整其pH至12~13，化学镀铜温度为40~50℃，时间为50~70min；

D.后处理：将制备好的铝合金微弧氧化-化学镀铜复合涂层用去离子水漂洗，自然干燥。

3.根据权利要求2所述的化学镀铜处理过程，其特征在于所述敏化液组成为：氯化亚锡10~20g/L，盐酸35~55ml/L。

4.根据权利要求2所述的化学镀铜处理过程，其特征在于所述活化液组成为：硝酸银3~8g/L，加入适量氨水使溶液透明。

5.根据权利要求2所述的化学镀铜处理过程，其特征在于所述化学镀液组成为：硫酸铜15~30g/L，氢氧化钠10~20g/L，铁氰化钾1~5g/L，EDTA10~30g/L，2-2联吡啶10~25g/L，甲醛10~15ml/L。