CN107090590A - 一种基于缓蚀剂的铝合金阳极氧化电解液及氧化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于缓蚀剂的铝合金阳极氧化电解液及氧化工艺。该阳极氧化电解液中草酸浓度为40g/L,在草酸中添加缓蚀剂，该缓蚀剂为钼酸钠和磷酸二氢铵，浓度范围均为0.005～0.1mol/L。氧化工艺的步骤为：打磨处理、化学除油、酸洗出光、阳极氧化过程，封闭处理，最终完成整个阳极氧化工艺在铝合金基体上生长氧化膜；阳极氧化过程中电解液草酸浓度为40g/L,然后在草酸中添加缓蚀剂，所述缓蚀剂为钼酸钠和磷酸二氢铵，浓度范围均为0.005～0.1mol/L；阳极氧化工艺条件：阳极氧化温度为15～20℃，阳极氧化电压为30～50V，反应时间为60～150min。本发明通过两种缓蚀剂较少剂量混合添加到阳极氧化电解液中，其协同作用可以很大程度上提高铝合金的耐蚀性能，显著降低生产成本。

Description

一种基于缓蚀剂的铝合金阳极氧化电解液及氧化工艺
技术领域
本发明属于铝合金的防腐技术领域，尤其涉及到用阳极氧化技术在铝合金基体上生长氧化膜的方法，同时涉及到用该方法在阳极氧化液中添加缓蚀剂所形成的氧化膜。
背景技术
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，由于其相对密度小、可焊接、易成型加工、机械强度较高、耐高温等特点，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等行业。然而，铝金属是一种比较活泼的金属，在自然条件下形成的氧化膜很薄，在腐蚀性较强的环境中耐腐蚀性不高，达不到实际生产的要求。并且铝合金器件表面通常会出现点腐蚀现象，严重时导致局部腐蚀，使铝器件的使用寿命严重下降。因此，一般需要对铝及其合金进行处理来提高它们的耐腐蚀性能。其中，采用阳极氧化法形成的氧化膜就能够对铝及其合金提供很好的保护。最近的研究证明在阳极氧化酸性溶液中添加无机盐缓蚀剂来提升阳极氧化膜的耐腐蚀性能是一种有效的方法，比如钼酸盐、磷酸盐等。然而研究表明钼酸盐和磷酸盐含量较低时，缓释率偏低，保护效果达不到实际生产的要求。针对添加单一缓蚀剂存在的缓蚀率偏低、用量大、价格高等问题，
发明内容
本发明针对现有技术中阳极氧化液中大量添加钼酸钠和磷酸二氢铵才能显著提高铝合金阳极氧化膜的耐腐蚀性能的问题，提供了一种含有混合缓蚀剂的阳极氧化电解液，其利用阳极氧化技术，以铝合金为基体，在草酸电解液添加缓蚀剂，进行阳极氧化形成氧化膜。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种基于缓蚀剂的铝合金阳极氧化电解液，该阳极氧化电解液中草酸浓度为40g/L,在草酸中添加缓蚀剂，该缓蚀剂为钼酸钠和磷酸二氢铵，浓度范围均为0.005～0.1mol/L。
本发明还进一步提出一种利用上述基于缓蚀剂的铝合金阳极氧化电解液进行氧化的工艺，具体包括以下步骤：
(1)打磨处理：用砂纸对铝合金进行打磨，然后放入乙醇溶液中，超声波清洗2～10min，取出用蒸馏水冲洗，冷风吹干；
(2)化学除油：NaOH溶液浓度为30～50g/L，温度为50℃左右，同时用磁力搅拌机搅拌，转速为1000r/min，反应时间为1min,然后取出用去离子水冲洗，冷风吹干；
(3)酸洗出光：HNO3溶液浓度为10～30g/L，常温下用磁力搅拌机搅拌，转速为1000r/min，反应时间为1min,然后取出用蒸馏水冲洗，冷风吹干；
(4)阳极氧化过程：用预先配制好的阳极氧化电解液进行阳极氧化，然后取出，用蒸馏水冲洗，冷风吹干；
(5)封闭处理：封闭溶液由浓度均为2～8g/L的乙酸镍和硼酸混合而成，温度为80℃左右，同时用磁力搅拌机搅拌，转速为1000r/min，反应时间为30～40min，然后取出用蒸馏水冲洗，冷风吹干。
进一步，上述阳极氧化过程中阳极氧化的条件为：阳极氧化温度为15～20℃，阳极氧化电压为30～50V，反应时间为60～150min，同时用磁力搅拌机搅拌，转速为1000r/min，以避免电极附件的温度过高。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1，本发明提出的阳极氧化电解液，采用将两种缓蚀剂以较少剂量混合添加，通过其协同作用以显著提高铝合金的耐蚀性能，具有低成本的优势。
2，利用上述基于缓蚀剂的铝合金阳极氧化电解液进行氧化还具有工艺简单、容易实施的优点。
附图说明
图1为有无缓蚀剂下进行阳极氧化处理后的极化曲线。
图2为有无缓蚀剂下进行阳极氧化处理后的交流阻抗谱。
具体实施方式
现结合附图和3个实施例对本发明做进一步的详细说明。本发明提出一种混合缓蚀剂对铝合金阳极氧化膜的协同缓蚀作用的方法，能够经济高效的提高铝合金的耐蚀性能。
实施例1：
一种基于缓蚀剂的铝合金阳极氧化电解液及氧化工艺。
一、方法的具体步骤
(1)打磨处理：依次用400#、600#、800#、1000#、1200#砂纸对铝合金进行打磨，然后放入乙醇溶液中超声波清洗2min，取出用蒸馏水冲洗，冷风吹干。
(2)化学除油：NaOH溶液浓度为40g/L，温度为50℃左右，同时用磁力搅拌机搅拌，转速为1000r/min，反应时间为1min,然后取出用蒸馏水冲洗，冷风吹干。
(3)酸洗出光：HNO3溶液浓度为20g/L，常温下用磁力搅拌机搅拌，转速为1000r/min，反应时间为1min,然后取出用蒸馏水冲洗，冷风吹干。
(4)阳极氧化过程：配制阳极氧化电解液：阳极氧化电解液中草酸浓度为40g/L；然后在草酸中添加0.01mol/L钼酸钠和0.01mol/L磷酸二氢铵；阳极氧化条件：阳极氧化温度为15℃，阳极氧化电压为40V，反应时间为120min。同时用磁力搅拌机搅拌，转速为1000r/min，以避免电极附件的温度过高。然后取出用蒸馏水冲洗，冷风吹干。
(5)封闭处理：封闭溶液为乙酸镍和硼酸的混合溶液，其中乙酸镍和硼酸的浓度均为5g/L，温度为80℃左右，同时用磁力搅拌机搅拌，转速为1000r/min，反应时间为30min。然后取出用蒸馏水冲洗，冷风吹干。
二、电化学测试
电化学测试通常采用三电极体系，其中待测样品为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为辅助电极。测试溶液为3.5wt.％NaCl溶液，测试温度为20℃左右。交流阻抗谱测量时加载的激励信号为正弦波，其频率范围为105～10-2Hz，振幅为±10mV。极化曲线测量时的电位扫描范围为-0.5V～0.5V，扫描速率为0.5mV/s。图1和2所示为有无缓蚀剂下进行阳极氧化处理的极化曲线和交流阻抗谱，对比可知，缓蚀剂的添加提高了发生腐蚀的电位，减缓了腐蚀的发生。
实施例2：
一种基于缓蚀剂的铝合金阳极氧化电解液及氧化工艺。
本实施例的制备方法除(一)中步骤(4)与实施例1不同，其余重复实施例1中的步骤，具体工艺如下：
(一)、方法的具体步骤
(1)打磨处理：重复实施例1的(一)中的步骤(1)；
(2)化学除油：重复实施例1的(一)中的步骤(2)；
(3)酸洗出光：重复实施例1的(一)中的步骤(3)；
(4)阳极氧化过程：配制阳极氧化电解液：阳极氧化电解液中草酸浓度为40g/L，然后在草酸中添加0.05mol/L钼酸钠和0.05mol/L磷酸二氢铵；阳极氧化条件：阳极氧化温度为20℃，阳极氧化电压为45V，反应时间为100min。同时用磁力搅拌机搅拌，转速为1000r/min，以避免电极附件的温度过高。然后取出用蒸馏水冲洗，冷风吹干。
(5)封闭处理：重复实施例1的(一)中的步骤(5)；
(二)、电化学测试
重复实施例1中的(二)。
实施例3：
一种基于缓蚀剂的铝合金阳极氧化电解液及氧化工艺。
本实施例的制备方法除(一)中步骤(4)与实施例1不同，其余重复实施例1中的步骤，具体工艺如下：
(一)、方法的具体步骤
(1)打磨处理：重复实施例1的(一)中的步骤(1)；
(2)化学除油：重复实施例1的(一)中的步骤(2)；
(3)酸洗出光：重复实施例1的(一)中的步骤(3)；
(4)阳极氧化过程：配制阳极氧化电解液：阳极氧化电解液中草酸浓度为40g/L，然后在草酸中添加0.02mol/L钼酸钠和0.02mol/L磷酸二氢铵；阳极氧化条件：阳极氧化温度为18℃，阳极氧化电压为50V，反应时间为90min。同时用磁力搅拌机搅拌，转速为1000r/min，以避免电极附件的温度过高。然后取出用蒸馏水冲洗，冷风吹干。
(5)封闭处理：重复实施例1的(一)中的步骤(5)；
(二)、电化学测试
重复实施例1中的(二)。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明所限定的范围。

Claims (3)

1.一种基于缓蚀剂的铝合金阳极氧化电解液，其特征在于：阳极氧化电解液中草酸浓度为40g/L,在草酸中添加缓蚀剂，所述缓蚀剂为钼酸钠和磷酸二氢铵，浓度范围均为0.005～0.1mol/L。
2.一种利用权利要求1所述的基于缓蚀剂的铝合金阳极氧化电解液进行氧化的工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)打磨处理：用砂纸对铝合金进行打磨，然后放入乙醇溶液中，超声波清洗2～10min，取出用蒸馏水冲洗，冷风吹干；
(2)化学除油：NaOH溶液浓度为30～50g/L，温度为50℃左右，同时用磁力搅拌机搅拌，转速为1000r/min，反应时间为1min,然后取出用去离子水冲洗，冷风吹干；
(3)酸洗出光：HNO3溶液浓度为10～30g/L，常温下用磁力搅拌机搅拌，转速为1000r/min，反应时间为1min,然后取出用蒸馏水冲洗，冷风吹干；
(4)阳极氧化过程：用预先配制好的阳极氧化电解液进行阳极氧化，然后取出，用蒸馏水冲洗，冷风吹干；
(5)封闭处理：封闭溶液由浓度均为2～8g/L的乙酸镍和硼酸混合而成，温度为80℃左右，同时用磁力搅拌机搅拌，转速为1000r/min，反应时间为30～40min，然后取出用蒸馏水冲洗，冷风吹干。
3.根据权利要求2所述的基于缓蚀剂的铝合金阳极氧化电解液进行氧化的工艺，其特征在于阳极氧化过程中阳极氧化的条件为：阳极氧化温度为15～20℃，阳极氧化电压为30～50V，反应时间为60～150min，同时用磁力搅拌机搅拌，转速为1000r/min，以避免电极附件的温度过高。
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