CN106811785A - 铝金属表面的处理方法和铝金属壳体 - Google Patents

铝金属表面的处理方法和铝金属壳体 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种新型的铝金属表面的处理方法和铝金属壳体，该处理方法采用脱脂、碱蚀、除灰、阳极氧化以及N处理步骤对铝金属表面进处理，在所述N处理步骤中，使用N1剂、N2剂、N3剂、N4剂以及N5剂依次序对经过阳极氧化处理的所述铝金属表面进行N处理，所述铝金属壳体包括铝基体、设置于所述铝基体表面的阻挡层以及设置于所述阻挡层表面的氧化物膜层，所述氧化物膜层含有纳米孔。与相关技术相比，本发明提供的铝金属的表面处理方法处理过的铝金属表面的纳米孔大小均匀，光泽度良好，氧化物膜质量高，工艺步骤简单。

Description

铝金属表面的处理方法和铝金属壳体
【技术领域】
本发明涉及金属表面处理技术领域，尤其涉及一种铝金属表面的处理方法和铝金属壳体。
【背景技术】
在汽车、家用电器制品、产业机器等的部件制造等领域，需要将金属与树脂牢固的结合在一起，目前普通的技术采用粘合剂在常温或加热下发挥功能使金属与合成树脂一体化结合。不通过粘合剂而直接将高强度的工程树脂与镁、铝合金、不锈钢之类的铁合金类一体化，成为人们研究的方向。
纳米加工处理技术(NMT)就是金属与塑胶一体化结合技术，通过将铝金属表面纳米化处理，让塑胶直接在铝金属表面上注塑成型，从而得到金塑一体化成型产品。对于金属与塑胶的有效结合，NMT能取代目前常用的嵌入射出或锌铝、镁铝压铸件，从而提供一种具有低成本、高性能的金塑一体化产品。与胶合技术相比，NMT技术能减少产品的整体重量、保证机械结构的优异强度、加工速度与产出高、更多的外观装饰方法选择，其应用范围涉及车辆、IT设备及3C产品。
自2002年日本大成化学株式会社发明了纳米成型技术，称之为“T”处理，是利用化学浸泡方式在铝金属基材上产生纳米孔洞。但是，由于其使用过多的强酸强碱性溶液，使得经过处理的铝金属性能不够稳定，铝金属表面污染严重，腐蚀过度，粗糙度增加，不利于后续的氧化物膜和纳米孔的生成。
因此，有必要提供一种新型的铝金属表面的处理方法和铝金属壳体以解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种铝金属表面的处理方法和铝金属壳体，其有效解决了现有铝金属表面的处理方法处理的铝金属表面上的纳米孔大小不均匀、表面粗糙度高、工艺步骤复杂的技术问题。
本发明的技术方案如下：一种铝金属表面的处理方法，包括如下步骤：
脱脂：使用30-80g/L溶度的脱脂剂在温度40-60℃、时间180-360s条件下对铝金属表面进行脱脂处理；
碱蚀：使用30-80g/L溶度的碱蚀液在温度50-70℃、时间20-60s条件下对经过脱脂处理的所述铝金属表面进行碱蚀处理；
除灰：使用30-80g/L溶度的除灰剂在温度20-30℃、时间60-120s条件下对经过碱蚀处理的所述铝金属表面进行除灰处理；
阳极氧化：在阳极氧化槽内使用电解质溶液在温度15-23℃、时间60-120s、电压15-30v条件下对经过除灰处理的所述铝金属表面进行阳极氧化处理，以在所述铝金属表面形成含有纳米孔的氧化物膜层；
N处理：使用N1剂、N2剂、N3剂、N4剂以及N5剂依次序对经过阳极氧化处理的所述铝金属表面进行N处理。
优选的，所述脱脂剂的主成分为氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、水玻璃以及表面活性剂。
优选的，所述碱蚀液的主成分为氢氧化钠。
优选的，所述除灰剂的主成分为硝酸。
优选的，所述电解质的主成分为200-500g/L溶度的磷酸、30-150g/L溶度的硫酸以及5-20g/L溶度的添加剂。
优选的，所述添加剂选自三乙醇胺、丙三醇、苯并三氮唑、柠檬酸三钠、偏铝酸钠、四硼酸钠中的任意两种或三种。
优选的，所述N1剂、N2剂、N3剂、N4剂以及N5剂的主成分均为醋酸钠、碳酸氢钠、双氧水、水合肼以及硅酸钠。
优选的，在所述N处理步骤后还包括步骤：烘烤：在温度60-85℃、时间600-1200s条件下对经过N处理的所述铝金属表面进行烘烤处理。
本发明还提供了一种根据所述的铝金属表面的处理方法处理的铝金属壳体，包括铝基体、设置于所述铝基体表面的阻挡层以及设置于所述阻挡层表面的氧化物膜层，所述氧化物膜层含有纳米孔，所述氧化物膜层厚度为2-6um，所述纳米孔的直径为30-100nm，壁厚为8-50nm。
与相关技术相比，本发明具有如下技术效果：本发明提供的铝金属的表面处理方法处理过的铝金属表面的纳米孔大小均匀，光泽度良好，氧化物膜质量高，工艺步骤简单。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明铝金属表面的处理方法的工艺流程图；
图2为本发明经过铝金属表面的处理方法处理过的铝金属表面在20000倍扫描电子显微镜下的纳米孔形貌图；
图3为本发明经过铝金属表面的处理方法处理过的铝金属表面在50000倍扫描电子显微镜下的纳米孔形貌图；
图4为本发明铝金属壳体的结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明铝金属表面的处理方法的工艺流程图。本发明提供了一种铝金属表面的处理方法，该处理方法中使用的铝金属包括挤压铝和压铸铝，所述挤压铝选自：铝1050铝5052铝6061铝6063铝7003以及铝7075；所述压铸铝选自：ADC12；ADC10以及DM6。所述铝金属表面的处理方法，包括如下步骤：
步骤S1、脱脂：使用30-80g/L溶度的脱脂剂在温度40-60℃、时间180-360s条件下对铝金属表面进行脱脂处理；
具体的，所述脱脂剂的主成分为氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、水玻璃以及表面活性剂，用于清除所述铝金属表面的切削油、油脂和灰尘等污染物，从而使得后道碱洗工序的碱洗较均匀，提高氧化物膜质量。
步骤S2、碱蚀：使用30-80g/L溶度的碱蚀液在温度50-70℃、时间20-60s条件下对经过脱脂处理的所述铝金属表面进行碱蚀处理；
具体的，所述碱蚀液的主成分为氢氧化钠，用于进一步去除所述铝金属表面的赃物，彻底去除所述铝金属表面的自然氧化物膜，以显露出纯净的铝金属，为后道的阳极氧化均匀导电、生成均匀氧化物膜打下良好的基础。
步骤S3、除灰：使用30-80g/L溶度的除灰剂在温度20-30℃、时间60-120s条件下对经过碱蚀处理的所述铝金属表面进行除灰处理；
具体的，所述除灰剂的主成分为硝酸，用于除净不溶解于所述碱蚀液的挂灰，以防止污染后道的阳极氧化槽，使得氧化物膜表面干净。
步骤S4、阳极氧化：在阳极氧化槽内使用电解质溶液在温度15-23℃、时间60-120s、电压15-30v条件下对经过除灰处理的所述铝金属表面进行阳极氧化处理，以在所述铝金属表面形成含有纳米孔的氧化物膜层；
具体的，所述电解质的主成分为200-500g/L溶度的磷酸、30-150g/L溶度的硫酸以及5-20g/L溶度的添加剂。所述添加剂选自三乙醇胺、丙三醇、苯并三氮唑、柠檬酸三钠、偏铝酸钠、四硼酸钠中的任意两种或三种。通过所述阳极氧化步骤，在所述铝金属表面初步形成纳米孔。
步骤S5、N处理：使用N1剂、N2剂、N3剂、N4剂以及N5剂依次序对经过阳极氧化处理的所述铝金属表面进行N处理；
所述N1剂、N2剂、N3剂、N4剂以及N5剂的主成分均为醋酸钠、碳酸氢钠、双氧水、水合肼以及硅酸钠。具体的，使用120-200g/L溶度的N1剂在温度20-30℃、时间60-150s条件下对经过阳极氧化处理的所述铝金属表面进行浸泡式N处理；使用120-200g/L溶度的N2剂在温度20-30℃、时间60-120s条件下对经过N1剂处理的所述铝金属表面进行浸泡式N处理；使用120-200g/L溶度的N3剂在温度20-30℃、时间60-150s条件下对经过N2剂处理的所述铝金属表面进行浸泡式N处理；使用120-200g/L溶度的N4剂在温度20-30℃、时间60-120s条件下对经过N3剂处理的所述铝金属表面进行浸泡式N处理；以及使用120-200g/L溶度的N1剂在温度20-30℃、时间10-60s条件下对经过N4剂处理的所述铝金属表面进行浸泡式N处理。
通过所述N处理步骤，将在所述阳极氧化步骤形成的所述纳米孔进一步扩大，并且，扩大后的纳米孔的孔径大小较一致，具体可以参阅图3所示，可见所述纳米孔的直径普遍在30-100nm，壁厚为8-50nm。另外，经过测量发现，所述氧化物膜厚度为2-6um，可见所述氧化物膜质量高，所述氧化物膜表面也更平整，具体参阅图2所示。
步骤S6、烘烤：在温度60-85℃、时间600-1200s条件下对经过N处理的所述铝金属表面进行烘烤处理。
在实际工艺过程中，步骤S1至S5均采用浸泡式对所述铝金属表面进行处理，同时，在每一步骤之后，还会对所述铝金属表面进行两道纯水洗。
再一并参阅图4，图4为本发明铝金属壳体的结构示意图。本发明还提供了一种铝金属壳体10，所述铝金属壳体10的表面经过上述铝金属表面的处理方法处理过，包括铝基体1、设置于所述铝基体1表面的阻挡层2以及设置于所述阻挡层2表面的氧化物膜层3，所述氧化物膜层3含有纳米孔30，所述氧化物膜层3厚度为2-6um，所述纳米孔30的直径为30-100nm，壁厚为8-50nm，具体可以参阅图3所示。
与相关技术相比，本发明具有如下技术效果：本发明提供的铝金属的表面处理方法处理过的铝金属表面的纳米孔大小均匀，光泽度良好，氧化物膜质量高，工艺步骤简单。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种铝金属表面的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
脱脂：使用30-80g/L溶度的脱脂剂在温度40-60℃、时间180-360s条件下对铝金属表面进行脱脂处理；
碱蚀：使用30-80g/L溶度的碱蚀液在温度50-70℃、时间20-60s条件下对经过脱脂处理的所述铝金属表面进行碱蚀处理；
除灰：使用30-80g/L溶度的除灰剂在温度20-30℃、时间60-120s条件下对经过碱蚀处理的所述铝金属表面进行除灰处理；
阳极氧化：在阳极氧化槽内使用电解质溶液在温度15-23℃、时间60-120s、电压15-30v条件下对经过除灰处理的所述铝金属表面进行阳极氧化处理，以在所述铝金属表面形成含有纳米孔的氧化物膜层；
N处理：使用N1剂、N2剂、N3剂、N4剂以及N5剂依次序对经过阳极氧化处理的所述铝金属表面进行N处理。
2.根据权利要求1所述的铝金属表面的处理方法，其特征在于，所述脱脂剂的主成分为氢氧化钠、碳酸钠、磷酸钠、水玻璃以及表面活性剂。
3.根据权利要求2所述的铝金属表面的处理方法，其特征在于，所述碱蚀液的主成分为氢氧化钠。
4.根据权利要求3所述的铝金属表面的处理方法，其特征在于，所述除灰剂的主成分为硝酸。
5.根据权利要求1或4所述的铝金属表面的处理方法，其特征在于，所述电解质的主成分为200-500g/L溶度的磷酸、30-150g/L溶度的硫酸以及5-20g/L溶度的添加剂。
6.根据权利要求5所述的铝金属表面的处理方法，其特征在于，所述添加剂选自三乙醇胺、丙三醇、苯并三氮唑、柠檬酸三钠、偏铝酸钠、四硼酸钠中的任意两种或三种。
7.根据权利要求6所述的铝金属表面的处理方法，其特征在于，所述N1剂、N2剂、N3剂、N4剂以及N5剂的主成分均为醋酸钠、碳酸氢钠、双氧水、水合肼以及硅酸钠。
8.根据权利要求1所述的铝金属表面的处理方法，其特征在于，在所述N处理步骤后还包括步骤：烘烤：在温度60-85℃、时间600-1200s条件下对经过N处理的所述铝金属表面进行烘烤处理。
9.一种根据权利要求1所述的铝金属表面的处理方法处理的铝金属壳体，其特征在于，包括铝基体、设置于所述铝基体表面的阻挡层以及设置于所述阻挡层表面的氧化物膜层，所述氧化物膜层含有纳米孔，所述氧化物膜层厚度为2-6um，所述纳米孔的直径为30-100nm，壁厚为8-50nm。
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