CN106637338A - 一种汽车铝合金行李架的阳极氧化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高光、高耐腐蚀性、耐碱性的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,包括如下步骤：(1)上料；(2)除蜡；(3)双联水洗；(4)化学抛光；(5)三联水洗；(6)出光；(7)三联水洗；(8)阳极氧化；(9)四联水洗；(10)低温封孔；(11)三联水洗；(12)室温封孔；(13)三联水洗；(14)高温封孔；(15)三联水洗；(16)烘干；(17)下料检验。本发明的方法使铝合金基材上的阳极氧化膜同时具备高光、高耐腐蚀性和耐碱性等优异的效果，从而有效克服了传统工艺只能满足某单一性能要求的不足，强化了阳极氧化工艺的功能性，有效拓展了阳极氧化工艺的应用领域。

Description

一种汽车铝合金行李架的阳极氧化工艺
技术领域
本发明铝及铝合金阳极氧化处理领域，涉及一种汽车铝合金行李架的阳极氧化工艺。
背景技术
随着汽车工业的发展及国际竞争的加剧，客户对铝合金阳极化膜层的性能要求越来愈高，尤其是行李架等铝合金装饰件的外观要求高亮及高耐蚀性，例如：CAPSA、大众、奔驰、上汽、宝马、通用等要求的耐碱性(ph＝13.5)、耐酸性(ph＝1)、480小时的中性盐雾试验、CASS 24小时及二氧化硫五个循环试验等。
传统阳极氧化工艺往往采用高温封孔的方式来解决氧化膜温度耐蚀性问题，国标测试只能达CASS 8H，无法通过耐碱性等测试；而目前汽车装饰件阳极氧化的耐盐雾腐蚀要求通常为CASS 24H，或者NSS 480H，国外如捷豹路虎的NSS试验要求高达1000H。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车铝合金行李架的阳极氧化工艺，主要解决上述现有技术所存在的问题，使用本发明工艺所制备的阳极氧化膜既可以满足外观的高光性，同时也能满足耐碱性(ph＝13.5下10分钟不变色)、耐酸性(ph＝1下10分钟不变色)、二氧化硫五个循环试验等要求，又可以达到高标准的盐雾腐蚀要求。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：它包括如下步骤：(1)上料；(2)除蜡；(3)双联水洗；(4)化学抛光；(5)三联水洗；(6)出光；(7)三联水洗；(8)阳极氧化；(9)四联水洗；(10)低温封孔；(11)三联水洗；(12)室温封孔；(13)三联水洗；(14)高温封孔；(15)三联水洗；(16)烘干；(17)下料检验。
所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(4)所述化学抛光成分为磷酸、硫酸、硫酸铜、硫酸铁硼酸等，其中，磷酸和硫酸的质量比为1.1：1～1.5：1，铝离子浓度为20～35g/L，温度为95～110℃(为了便于生产，统一将温度控制在97～101℃)，时间50秒～120秒(为了达到统一外观及亮度，不同牌号的铝合金材料抛光时间不同，例如：6401铝合金抛光60～70秒钟，5505铝合金抛光40～50秒钟)。
所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(8)所述阳极氧化工序中，使用浓度为180～200g/L的H2SO4，铝离子浓度2～12g/L，温度16～20℃，电流密度1.0～1.5A/dm2，氧化时间在22～28分钟，氧化膜厚度控制在5～10μm。
所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(9)所述最后一道水洗工序的pH值为6～7.5。
所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(10)所述低温封孔工序中，使用浓度为3～5g/l的氟化镍封孔剂，温度24～30℃，pH值为5.8～6.3，处理时间为20～30分钟；溶液进行循环搅拌并过滤。
所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(11)所述最后一道水洗工序的pH值为6～7.5。
所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(12)所述室温封孔工序中，使用浓度为4～6％的硅烷处理剂，温度为20～40℃，pH值为4～6，处理时间为5～10分钟，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤。
所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(13)所述最后一道水洗工序的pH值为6～7.5，批量生产时每两天更换一次。
所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(14)所述高温封孔工序中，使用浓度为3～6％的硅酸盐处理剂，温度为90～100℃，处理时间为10～20分钟，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤，槽口处需要有喷淋系统。
所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(15)所述最后一道水洗工序的pH值为6～8。
所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(3)、(5)所述水洗工序中水洗水为普通自来水，其余水洗为去离子水洗，去离子水电导率要求不大于15us/cm，所有水洗时间均为10～60秒。
所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(16)所述烘干工序中的温度要求是60～80℃，烘干时间控制在10～20min。
本发明的方法使铝合金基材上的阳极氧化同时具备可以满足NSS试验480H，耐CASS试验24～80H，耐碱性(ph＝13.5下10分钟不变色)、耐酸性(ph＝1下10分钟不变色)、二氧化硫五个循环等试验要求。并达到优异的效果，从而有效克服了传统工艺只能满足某单一性能要求的不足，强化了阳极氧化工艺的功能性，有效拓展了阳极氧化工艺的应用领域，更好地满足了客户的需求。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明。
实施例1
本实施例采用了一种特殊的生产流程顺序，要点在于化学抛光和封孔工艺。
具体来说，采用两酸化抛、阳极氧化及三次封孔工艺，经此工艺处理之后的阳极氧化膜具备优异的耐蚀性和耐高低温性能，要求达到表1的要求。
表1为对阳极氧化膜的试验要求。
为实现表1要求，本发明是这样实现的。其工艺步骤包括：
(1)上料；(2)除蜡；(3)双联水洗；(4)化学抛光；(5)三联水洗；(6)出光；(7)三联水洗；(8)阳极氧化；(9)四联水洗；(10)低温封孔；(11)三联水洗；(12)室温封孔；(13)三联水洗；(14)高温封孔；(15)三联水洗；(16)烘干；(17)下料检验。
上述工序步骤中(2)～(7)前处理工艺，用以制备符合要求的外观。其中工序(4)化学抛光的主要成分为磷酸和硫酸，质量比为(1.1～1.5)：1，添加一些表面活性剂，具有清除产品表面抛光痕的效果，同时可以将表面自然氧化层等不良一并消除，经此工序处理之后的铝合金表面形成一种特殊的高光缎面，再经阳极氧化处理最终形成具有良好的视觉效果。工序(6)出光的主要成分是浓度为20～30％的硝酸，作用是去除工序(4)处理后残留在产品表面的硅、锰等杂质，即清除表面挂灰。
上述工序步骤中(8)～(16)为阳极氧化后处理，以提高氧化膜的功能性要求，如本发明工艺中所要求的耐碱性和耐蚀性等。其中，工序(3)、(5)、(7)、(9)、(11)、(13)、(15)为水洗，是将上一道工序中残留的化学药液清洗干净，避免污染下一道工序的处理液，水洗时间约10～60秒，以获得洁净的表面效果为标准。其中工序(7)、(9)、(11)、(13)、(15)水洗均为纯水洗，时间为约10～60秒，但对水质要求很高，要求纯水电导率在10μs/cm以下，严格管控水中杂质，尤其是钙、镁离子和氯离子，为生产具有优良品质的产品提供必要保证。
上述工序步骤中，工序(4)、(8)、(10)、(12)、(14)为重点处理工序。
以下对这些重点工序步骤作进一步详细说明：
阳极氧化过程的特征及其性质(原理将不再详述)
1)氧化膜的生成条件；
2)阳极化成膜电流效率；
3)阳极化时的热效应；
4)阳极化时膜厚的变化；
5)阳极化过程的电压-时间特征曲线；
6)阳极化时的电流恢复现象；
7)氧化膜形成时电场下的离子传导；
8)氧化膜的性质与电解条件关系；
9)氧化膜在铝基体-氧化物界面上的生成原因；
10)材料对阳极氧化的适应性；
11)合金元素对膜层的影响；
12)阳极氧化剥离现象；
13)阳极化膜的组成与结构；
14)膜层的物理性能和力学性能。
步骤(8)阳极氧化工序中，使用的整流器电源类型为直流单脉冲电源；所用电解液为浓度为浓度为180～200g/L的H2SO4(配槽用的硫酸为化学纯，水为去离子水)，阴极板为铅板，每小时不低于3倍槽体积的循环，铝离子浓度2～12g/L，温度16～20，℃电流密度1.0～1.5A/dm2，氧化时间在22～28分钟，氧化膜厚度控制在5～10μm。
步骤(10)低温封孔工序中，使用浓度为3～5g/l的氟化镍封孔剂，温度24～30，℃pH值为5.8～6.3(用氢氟酸和氨水调节)，处理时间为20～30分钟；溶液进行循环搅拌并过滤。
步骤(12)室温封孔工序中，使用浓度为4～6％的硅烷处理剂，温度为20～40℃，pH值为4～6，处理时间为5～10分钟，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤。
步骤(14)高温封孔工序中，使用浓度为3～6％的硅酸盐处理剂，温度为90～100℃，pH值为9.5～10.5(用氢氧化钠和醋酸调节)，处理时间为10～20分钟，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤，槽口处需要有喷淋系统。
本发明提出了一种铝合金本色阳极氧化处理工艺，膜厚在5～10微米，满足表1的所有测测试要求，因而是一种环保友好型工艺，减少了化抛中的黄烟排放，也给企业减少了大量排污处理成本。
本发明工艺主要优越性如下：
1、前处理的化学抛光采用不含硝酸的两酸化抛工艺，不仅满足了客户的颜色、亮度需求，同时在化抛时不产生黄烟，滞空时间较长(30秒以上)满足自动生产，减少对人及环境的危害。
2、本工艺在外观符合要求的同时，可以同时满足汽车行业不同客户(例如CAPSA、大众、奔驰、上汽、宝马、通用等)的铝合金阳极氧化的性能要求。
3、本发明工艺相对传统工艺，采用了三次组合式封闭，能基本同时满足当前汽车行业阳极氧化不同客户的不同要求。
4、本发明工艺制备的阳极氧化膜，是一种兼具耐碱性、耐二氧化硫五个循环、耐盐雾腐蚀等多重性能的阳极氧化膜，攻克了传统工艺只能满足单一性能的不足。
5、本发明工艺制备的阳极氧化膜，增强了氧化膜性能，可以满足NSS试验480H，或耐CASS试验24H；并且同时可以满足耐碱性(ph＝13.5下10分钟不变色)、耐酸性(ph＝1下10分钟不变色)、二氧化硫五个循环等表1的试验要求(本发明涉及的所有试验均已通过)。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它应用和改变。

Claims (12)

1.一种铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：它包括如下步骤：(1)上料；(2)除蜡；(3)双联水洗；(4)化学抛光；(5)三联水洗；(6)出光；(7)三联水洗；(8)阳极氧化；(9)四联水洗；(10)低温封孔；(11)三联水洗；(12)室温封孔；(13)三联水洗；(14)高温封孔；(15)三联水洗；(16)烘干；(17)下料检验。
2.根据权利要求1所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(4)所述化学抛光成分为磷酸、硫酸、硫酸铜、硫酸铁硼酸等，其中，磷酸和硫酸的质量比为1.1：1～1.5：1，铝离子浓度为20～35g/L，温度为95～110℃，时间50秒～120秒。
3.根据权利要求1所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(8)所述阳极氧化工序中，使用浓度为180～200g/L的H2SO4，铝离子浓度2～12g/L，温度16～20℃，电流密度1.0～1.5A/dm2，氧化时间在22～28分钟，氧化膜厚度控制在5～10μm。
4.根据权利要求1所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(9)所述最后一道水洗工序的pH值为6～7.5。
5.根据权利要求1所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(10)所述低温封孔工序中，使用浓度为3～5g/l的氟化镍封孔剂，温度24～30℃，pH值为5.8～6.3，处理时间为20～30分钟；溶液进行循环搅拌并过滤。
6.根据权利要求1所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(11)所述最后一道水洗工序的pH值为6～7.5。
7.根据权利要求1所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(12)所述室温封孔工序中，使用浓度为4～6％的硅烷处理剂，温度为20～40℃，pH值为4～6，处理时间为5～10分钟，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤。
8.根据权利要求1所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(13)所述最后一道水洗工序的pH值为6～7.5，批量生产时每两天更换一次。
9.根据权利要求1所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(14)所述高温封孔工序中，使用浓度为3～6％的硅酸盐处理剂，温度为90～100℃，处理时间为10～20分钟，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤，槽口处需要有喷淋系统。
10.根据权利要求1所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(15)所述最后一道水洗工序的pH值为6～8。
11.根据权利要求1所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(3)、(5)所述水洗工序中水洗水为普通自来水，其余水洗为去离子水洗，去离子水电导率要求不大于15us/cm，所有水洗时间均为10～60秒。
12.根据权利要求1所述的铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺,其特征在于：步骤(16)所述烘干工序中的温度要求是60～80℃，烘干时间控制在10～20min。
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