CN107059091A - 一种铝合金抗腐蚀表面处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种铝合金抗腐蚀表面处理方法，通过对铝合金板先放入氢氧化钠溶液内进行浸泡并刷洗脱脂处理，然后用离子水将铝合金板上的残余溶液进行清洗，并对铝合金板进行碱蚀处理，再通过电解液队铝合金板进行阳极氧化处理，使得铝合金板的表面产生一层氧化的硬质膜，然后采用氯化镍酸液对铝合金板表面的硬质膜进行活化处理，以及采用去离子水清洗残余的溶液，最后对铝合金板进行电解着色以及孔隙封闭处理，该方法制得的铝合金板具有耐腐蚀、界面结合力好和不易脱层的优点。

Description

一种铝合金抗腐蚀表面处理方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金抗腐蚀表面处理方法。

背景技术

铝合金以轻质，比强度高，良好的加工性能以及优良的电磁屏蔽性等特点，被誉为21世纪的绿色金属结构材料；铝合金具有比重小，比强度高，优良的导热导电性能以及优异的铸造性，在航天航空、电子及运输车辆等领域应用广泛。然而，铝合金在潮湿的空气或海洋大气中均会遭受严重的腐蚀。因此，对其表面进行防腐处理，提高耐腐蚀性能是铝合金和铝合金应用需解决的一个重要问题。

目前，铝合金表面防护处理方法主要有化学转化处理，有机物涂装处理，阳极氧化处理，微弧氧化处理，电镀或化学镀处理等方法。其中，阳极氧化处理能显著提高金属的力学性能及耐蚀性能，同时还具有较强的吸附性，而在阳极氧化技术基础上发展起来的微弧氧化处理是一种在有色金属表面原位生长陶瓷层的新技术，它具有与金属基体结合力强，耐热耐冲击、耐磨损、耐腐蚀等特性，表面防护效果远高于传统的表面处理方法。然而，无论是阳极氧化膜还是微弧氧化膜，外表面都存在许多孔洞或微裂纹，腐蚀介质可从这些微缺陷处渗入基体，导致其耐蚀性下降。针对铝合金氧化膜的缺陷，主要采用热-水合封孔、铬酸盐和硅酸盐、稀土氧化物、有机酸等进行封孔处理，采用溶胶-凝胶法或丙烯酸树脂、环氧树脂、氨基树脂等热固性塑料及聚丙烯等热塑性塑料进行表面处理。

综上所述，现有技术中铝合金抗腐蚀表面处理方法存在耐腐蚀差、界面结合力差和易脱层的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明目的是提供一种能够提高铝合金的耐腐蚀、界面结合力好和不易脱层的表面处理方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种铝合金抗腐蚀表面处理方法，包括以下步骤：

1)脱脂、碱蚀处理，其具体步骤为：A、取氢氧化钠浓缩溶液与温度在40-60℃的热水按1：5的比例加入搅拌机机内进行混合，并通过搅拌机以35r/pm的转速搅拌均匀，制得浓度为18-20％的热碱性溶液，备用；B、将具体步骤A制得的热碱性溶液倒入清洗池内，然后将铝合金板投入清洗池内，用毛刷对铝合金板表面进行擦洗脱脂处理，将铝合金板表面的油脂清洗干净，备用；D、取离子水将铝合金板表面的残留碱性溶液进行碱洗，通过离子水对铝合金板碱洗后得到干净的铝合金板，备用；

2)阳极氧化、活化处理，其具体步骤为：A、将铝合金板投入电流密度为2-2.4A/dm2，电解液温度为18-24℃的电解液内氧化20-30min，使得步骤1)处理后的铝合金板在电解液内氧化生成厚度为10-12μm的均匀硬质膜，然后取出铝合金板，用去离子水将铝合金板进行清洗，去除铝合金板表面的电解液，备用；B、将具体步骤A氧化后的铝合金板移至装有氯化镍酸液的活化池内，通过氯化镍酸液对铝合金板表面的硬质膜进行活化处理，使得硬质膜表面的孔隙增加，用去离子水将铝合金板进行清洗，去除铝合金板表面的氯化镍酸液，备用；

3)电解着色处理：将步骤2)制得的铝合金板进行电解着色，将着色溶液添加到电解槽内，控制电解着色交流电压为16-18V和电解液温度20-22℃，使得铝合金板在电解槽内着色200-250S，得到电解着色后的铝合金板，备用；

4)孔隙封闭处理:取水解盐溶液注入电解槽内，将水解盐溶液的温度控制在80-85℃，然后将步骤3)着色后的铝合金板放到电解槽内，使得水解盐溶液中的钴盐与镍盐被氧化膜吸附后，在硬质膜微细孔内发生水解15-20min，产生氢氧化物沉淀将孔封闭，即得。

本发明技术效果主要体现在以下方面：通过对铝合金板先放入氢氧化钠溶液内进行浸泡并刷洗脱脂处理，然后用离子水将铝合金板上的残余溶液进行清洗，并对铝合金板进行碱蚀处理，再通过电解液队铝合金板进行阳极氧化处理，使得铝合金板的表面产生一层氧化的硬质膜，然后采用氯化镍酸液对铝合金板表面的硬质膜进行活化处理，以及采用去离子水清洗残余的溶液，最后对铝合金板进行电解着色以及孔隙封闭处理，使制得的铝合金板具有耐腐蚀、界面结合力好和不易脱层的优点。

具体实施方式

实施例1

一种铝合金抗腐蚀表面处理方法，包括以下步骤：

1)脱脂、碱蚀处理，其具体步骤为：A、取氢氧化钠浓缩溶液与温度在40℃的热水按1：5的比例加入搅拌机机内进行混合，并通过搅拌机以35r/pm的转速搅拌均匀，制得浓度为18％的热碱性溶液，备用；B、将具体步骤A制得的热碱性溶液倒入清洗池内，然后将铝合金板投入清洗池内，用毛刷对铝合金板表面进行擦洗脱脂处理，将铝合金板表面的油脂清洗干净，备用；D、取离子水将铝合金板表面的残留碱性溶液进行碱洗，通过离子水对铝合金板碱洗后得到干净的铝合金板，备用；

2)阳极氧化、活化处理，其具体步骤为：A、将铝合金板投入电流密度为2A/dm2，电解液温度为18℃的电解液内氧化20min，使得步骤1)处理后的铝合金板在电解液内氧化生成厚度为10μm的均匀硬质膜，然后取出铝合金板，用去离子水将铝合金板进行清洗，去除铝合金板表面的电解液，备用；B、将具体步骤A氧化后的铝合金板移至装有氯化镍酸液的活化池内，通过氯化镍酸液对铝合金板表面的硬质膜进行活化处理，使得硬质膜表面的孔隙增加，用去离子水将铝合金板进行清洗，去除铝合金板表面的氯化镍酸液，备用；

3)电解着色处理：将步骤2)制得的铝合金板进行电解着色，将着色溶液添加到电解槽内，控制电解着色交流电压为16V和电解液温度20℃，使得铝合金板在电解槽内着色200S，得到电解着色后的铝合金板，备用；

4)孔隙封闭处理:取水解盐溶液注入电解槽内，将水解盐溶液的温度控制在80℃，然后将步骤3)着色后的铝合金板放到电解槽内，使得水解盐溶液中的钴盐与镍盐被氧化膜吸附后，在硬质膜微细孔内发生水解15min，产生氢氧化物沉淀将孔封闭，即得。

在本实施例中，步骤2)中的电解液由硫酸、草酸、铬酸、磺基有机酸和水制成。

在本实施例中，步骤3)中的水解盐溶液由NiSO4·7H2O、CoSO4·7H2OH3BO3、NaAc·3H2O和水制成。

实施例2

一种铝合金抗腐蚀表面处理方法，包括以下步骤：

1)脱脂、碱蚀处理，其具体步骤为：A、取氢氧化钠浓缩溶液与温度在60℃的热水按1：5的比例加入搅拌机机内进行混合，并通过搅拌机以35r/pm的转速搅拌均匀，制得浓度为20％的热碱性溶液，备用；B、将具体步骤A制得的热碱性溶液倒入清洗池内，然后将铝合金板投入清洗池内，用毛刷对铝合金板表面进行擦洗脱脂处理，将铝合金板表面的油脂清洗干净，备用；D、取离子水将铝合金板表面的残留碱性溶液进行碱洗，通过离子水对铝合金板碱洗后得到干净的铝合金板，备用；

2)阳极氧化、活化处理，其具体步骤为：A、将铝合金板投入电流密度为2.4A/dm2，电解液温度为24℃的电解液内氧化30min，使得步骤1)处理后的铝合金板在电解液内氧化生成厚度为12μm的均匀硬质膜，然后取出铝合金板，用去离子水将铝合金板进行清洗，去除铝合金板表面的电解液，备用；B、将具体步骤A氧化后的铝合金板移至装有氯化镍酸液的活化池内，通过氯化镍酸液对铝合金板表面的硬质膜进行活化处理，使得硬质膜表面的孔隙增加，用去离子水将铝合金板进行清洗，去除铝合金板表面的氯化镍酸液，备用；

3)电解着色处理：将步骤2)制得的铝合金板进行电解着色，将着色溶液添加到电解槽内，控制电解着色交流电压为18V和电解液温度22℃，使得铝合金板在电解槽内着色250S，得到电解着色后的铝合金板，备用；

4)孔隙封闭处理:取水解盐溶液注入电解槽内，将水解盐溶液的温度控制在85℃，然后将步骤3)着色后的铝合金板放到电解槽内，使得水解盐溶液中的钴盐与镍盐被氧化膜吸附后，在硬质膜微细孔内发生水解20min，产生氢氧化物沉淀将孔封闭，即得。

在本实施例中，步骤2)中的电解液由硫酸、草酸、铬酸、磺基有机酸和水制成。

在本实施例中，步骤3)中的水解盐溶液由NiSO4·7H2O、CoSO4·7H2OH3BO3、NaAc·3H2O和水制成。

实施例3

一种铝合金抗腐蚀表面处理方法，包括以下步骤：

1)脱脂、碱蚀处理，其具体步骤为：A、取氢氧化钠浓缩溶液与温度在50℃的热水按1：5的比例加入搅拌机机内进行混合，并通过搅拌机以35r/pm的转速搅拌均匀，制得浓度为19％的热碱性溶液，备用；B、将具体步骤A制得的热碱性溶液倒入清洗池内，然后将铝合金板投入清洗池内，用毛刷对铝合金板表面进行擦洗脱脂处理，将铝合金板表面的油脂清洗干净，备用；D、取离子水将铝合金板表面的残留碱性溶液进行碱洗，通过离子水对铝合金板碱洗后得到干净的铝合金板，备用；

2)阳极氧化、活化处理，其具体步骤为：A、将铝合金板投入电流密度为2.2A/dm2，电解液温度为21℃的电解液内氧化25min，使得步骤1)处理后的铝合金板在电解液内氧化生成厚度为11μm的均匀硬质膜，然后取出铝合金板，用去离子水将铝合金板进行清洗，去除铝合金板表面的电解液，备用；B、将具体步骤A氧化后的铝合金板移至装有氯化镍酸液的活化池内，通过氯化镍酸液对铝合金板表面的硬质膜进行活化处理，使得硬质膜表面的孔隙增加，用去离子水将铝合金板进行清洗，去除铝合金板表面的氯化镍酸液，备用；

3)电解着色处理：将步骤2)制得的铝合金板进行电解着色，将着色溶液添加到电解槽内，控制电解着色交流电压为17V和电解液温度21℃，使得铝合金板在电解槽内着色225S，得到电解着色后的铝合金板，备用；

4)孔隙封闭处理:取水解盐溶液注入电解槽内，将水解盐溶液的温度控制在83℃，然后将步骤3)着色后的铝合金板放到电解槽内，使得水解盐溶液中的钴盐与镍盐被氧化膜吸附后，在硬质膜微细孔内发生水解18min，产生氢氧化物沉淀将孔封闭，即得。

在本实施例中，步骤2)中的电解液由硫酸、草酸、铬酸、磺基有机酸和水制成。

在本实施例中，步骤3)中的水解盐溶液由NiSO4·7H2O、CoSO4·7H2OH3BO3、NaAc·3H2O和水制成。

实验例

铝合金标准的指标如下表1所示：

序号	项目	指标
			1	拉伸强度/MPa	175
2	屈服强度/MPa	195
			3	硬度/HV	≥3000
4	延伸率/％	12

表1

铝合金三种标准着色的缺陷分类指标如下表2所示：

表2

实验对象：以普通的铝合金板采用吸附着色处理作为对照组一，以普通的铝合金板采用全体着色处理作为对照组二，以普通的铝合金板采用本申请中的电解着色处理步骤作为实验组。

实验要求：其中三组铝合金板的厚度、面积大小皆一致，且其性能如表1所示，分别通过吸附着色、电解着色和全体着色的实验方法对实验对象进行测试，并得到以下数据，具体结果如下表所示：

结合上表，对比三组相同的实验对象在三种不同的实验方法下所得的数据，本处理方法得到的铝合金表面情况在电解着色处理这一步骤中所得的膜厚为11μm、硬度为400HV和孔隙率为16％对照表2中数据趋于平稳，波动幅度小，因此其处理方法所得的效果明显优于两种对照组。

本发明技术效果主要体现在以下方面：通过对铝合金板先放入氢氧化钠溶液内进行浸泡并刷洗脱脂处理，然后用离子水将铝合金板上的残余溶液进行清洗，并对铝合金板进行碱蚀处理，再通过电解液队铝合金板进行阳极氧化处理，使得铝合金板的表面产生一层氧化的硬质膜，然后采用氯化镍酸液对铝合金板表面的硬质膜进行活化处理，以及采用去离子水清洗残余的溶液，最后对铝合金板进行电解着色以及孔隙封闭处理，使制得的铝合金板具有耐腐蚀、界面结合力好和不易脱层的优点。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (1)

1.一种铝合金抗腐蚀表面处理方法,其特征在于：包括以下步骤：

1)脱脂、碱蚀处理，其具体步骤为：A、取氢氧化钠浓缩溶液与温度在40-60℃的热水按1：5的比例加入搅拌机机内进行混合，并通过搅拌机以35r/pm的转速搅拌均匀，制得浓度为18-20％的热碱性溶液，备用；B、将具体步骤A制得的热碱性溶液倒入清洗池内，然后将铝合金板投入清洗池内，用毛刷对铝合金板表面进行擦洗脱脂处理，将铝合金板表面的油脂清洗干净，备用；D、取离子水将铝合金板表面的残留碱性溶液进行碱洗，通过离子水对铝合金板碱洗后得到干净的铝合金板，备用；

2)阳极氧化、活化处理，其具体步骤为：A、将铝合金板投入电流密度为2-2.4A/dm2，电解液温度为18-24℃的电解液内氧化20-30min，使得步骤1)处理后的铝合金板在电解液内氧化生成厚度为10-12μm的均匀硬质膜，然后取出铝合金板，用去离子水将铝合金板进行清洗，去除铝合金板表面的电解液，备用；B、将具体步骤A氧化后的铝合金板移至装有氯化镍酸液的活化池内，通过氯化镍酸液对铝合金板表面的硬质膜进行活化处理，使得硬质膜表面的孔隙增加，用去离子水将铝合金板进行清洗，去除铝合金板表面的氯化镍酸液，备用；

3)电解着色处理：将步骤2)制得的铝合金板进行电解着色，将着色溶液添加到电解槽内，控制电解着色交流电压为16-18V和电解液温度20-22℃，使得铝合金板在电解槽内着色200-250S，得到电解着色后的铝合金板，备用；

4)孔隙封闭处理:取水解盐溶液注入电解槽内，将水解盐溶液的温度控制在80-85℃，然后将步骤3)着色后的铝合金板放到电解槽内，使得水解盐溶液中的钴盐与镍盐被氧化膜吸附后，在硬质膜微细孔内发生水解15-20min，产生氢氧化物沉淀将孔封闭，即得。