CN108677234A - 铝合金阳极氧化防腐处理方法 - Google Patents

铝合金阳极氧化防腐处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铝合金阳极氧化防腐处理方法，包括以下步骤：A1、将1系铝合金基板进行脱脂处理，然后进行阳极氧化处理；A2、将经步骤A1处理后的纯铝基板在硅烷溶液中浸泡，然后取出静置后，进行固化，即可。本发明的铝基板阳极氧化后经硅烷溶液的防腐处理后，可在其表面形成耐腐蚀膜层，从而使得铝基板的耐腐蚀性能显著提高。

Description

铝合金阳极氧化防腐处理方法
技术领域
本发明涉及建筑铝板技术领域，具体地说，涉及一种铝合金样机氧化防腐处理方法。
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，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶铝合金及化学工业中已大量应用。阳极氧化后的铝板，提高了其硬度和耐磨性，良好的耐热性，优良的绝缘性，氧化膜薄层中具有大量的微孔，可吸附各种润滑剂，适合制造发动机气缸或其他耐磨零件，膜微孔吸附能力强可着色成各种美观艳丽的色彩。建筑门窗和幕墙也采用阳极氧化铝板，然而，建筑幕墙在实际使用环境中，常常遭受酸雨、海水等的侵蚀，因此，阳极氧化铝板的耐腐蚀性能成为产品品质的重要参数。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种铝合金样机氧化防腐处理方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种铝合金阳极氧化防腐处理方法，包括以下步骤：
A1、将1系铝合金基板进行脱脂处理，然后进行阳极氧化处理；
A2、将经步骤A1处理后的1系铝合金基板在硅烷溶液中浸泡，然后取出静置后，进行固化，即可。
优选地，步骤A1中，所述脱脂处理采用碱性脱脂剂，其pH值为8-10。
优选地，步骤A1中，所述阳极氧化处理具体为：将脱脂处理后的纯铝基板在质量分数为15％的硫酸溶液中恒流通电8-12min；所述电流为3-5A。
优选地，步骤A2中，所述硅烷溶液包括以下质量百分含量的各组分：
优选地，所述硅烷溶液中还包括质量百分含量为0.8-1.2％的硝酸铈，和/或质量百分含量为1.0-1.5％的SiO2。更优选所述硅烷溶液中还包括质量百分含量为0.8-1.2％的硝酸铈，和质量百分含量为1.0-1.5％的SiO2。
优选地，所述硅烷溶液的pH值为4-7。
优选地，步骤A2中，所述浸泡具体为室温下浸泡5-15min。
优选地，步骤A2中，所述静置时间为1min；所述固化的处理具体为：在150-200℃烘箱中烘干处理5-15min。
优选地，步骤A2中，所述纯铝基板在于硅烷溶液浸泡前，还包括将纯铝基板进行中温镍盐半封闭处理。
本发明的工艺原理如图1所示，Y为非水解基团，包括链烯基(主要为乙烯基)，以及末端带有Cl、NH2、SH、环氧、N3、(甲基)丙烯酰氧基、异氰酸酯基等官能团的烃基，即碳官能基；X为可水解基团，包括Cl,OMe,OEt,OC2H4OCH3,OSiMe3,及OAc等。由于这一特殊结构，在其分子中同时具有能和金属化学结合的反应基团及与有机质材料(合成树脂等)化学结合的反应基团，因此可用于金属表面的保护。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明的铝基板阳极氧化后经硅烷溶液的防腐处理后，可在其表面形成耐腐蚀膜层，从而使得铝基板的耐腐蚀性能显著提高。且该防腐涂层是以共价键形成与铝合金基板进行反应形成的膜层，膜层具有牢固性，不易脱落，形成的防腐蚀效果具有永久性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的反应原理；
图2为本发明实施例中不同硝酸铈含量制备的式样的抗腐蚀时间曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以下实施例提供了一种铝合金阳极氧化防腐处理方法，包括以下步骤：
A1、将1系铝合金基板进行脱脂处理，然后进行阳极氧化处理；
A2、将经步骤A1处理后的1系铝合金基板在硅烷溶液中浸泡，然后取出静置后，进行固化，即可。
步骤A1中，所述脱脂处理采用碱性脱脂剂，其pH值为8-10。
步骤A1中，所述阳极氧化处理具体为：将脱脂处理后的1系铝合金基板在质量分数为15％的硫酸溶液中恒流通电8-12min；所述电流为3-5A。
步骤A2中，所述硅烷溶液包括以下质量百分含量的各组分：
所述硅烷溶液中还包括质量百分含量为0.8-1.2％的硝酸铈，和/或质量百分含量为1.0-1.5％的SiO2。
所述硅烷溶液的pH值为4-7。
步骤A2中，所述浸泡具体为室温下浸泡5-15min。
步骤A2中，所述静置时间为1min；所述固化的处理具体为：在150-200℃烘箱中烘干处理5-15min。
步骤A2中，所述1系铝合金基板在于硅烷溶液浸泡前，还包括将1系铝合金基板进行中温镍盐半封闭处理。
本发明的工艺原理如图1所示，硅烷溶液主要成分硅烷结构中，Y为非水解基团，包括链烯基(主要为乙烯基)，以及末端带有Cl、NH2、SH、环氧、N3、(甲基)丙烯酰氧基、异氰酸酯基等官能团的烃基，即碳官能基；X为可水解基团，包括Cl,OMe,OEt,OC2H4OCH3,OSiMe3,及OAc等。由于这一特殊结构，在其分子中同时具有能和金属化学结合的反应基团及与有机质材料(合成树脂等)化学结合的反应基团，因此可用于金属表面的保护。通过水解以在无机与有机界面见形成键合，促进界面融合，增强性能。配方组分中其他成分是为了硅烷能更好更充分的水解，或是促进与金属化学结合形成更为致密、完整的膜层。
实施例1
本实施例提供了一种铝合金阳极氧化防腐处理方法，具体步骤如下：
1.1铝板样品的准备
选用1系铝合金为基板，裁剪100*100mm大小，在pH＝9的碱性脱脂剂中进行脱脂处理，水洗干净后，再继续在质量分数为15％的硫酸溶液中进行阳极氧化处理，总电流4A恒流通电9min，氧化结束后取出，用纯水水洗干净，吹风机吹干待用。
1.2硅烷溶液的制备
选用的硅烷溶液为以下质量百分含量的各组分：20％γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷，5％十二烷基苯磺酸钠，10％NaAC-HAC缓冲溶液，15％水溶性树脂，其余50％为纯水。
1.3耐腐蚀膜层的制备
将步骤1.1制备的试样1系铝合金基板进行水洗后，在步骤1.2制备的硅烷溶液中进行室温下浸泡10min，取出静置1min后放到180℃烘箱中进行10min固化即可。
实施例2
根据实施例1的方法，本实施例考察了硅烷溶液pH值对耐腐蚀性能的影响。采用NaAC和HAC对溶液pH值进行变动调整，分别配置pH为3、5、7、9四组硅烷溶液，按照1.3所描述的步骤进行耐腐蚀膜层的制备，制得的试样在5％NaCl中性盐雾试验中进行耐腐蚀性测试试验，试验数据如下表1所示：
表1
pH值 3 5 7 9
抗腐蚀时间(h) 200h 1201h 708h 300h
从表中可以看出，硅烷溶胶凝胶溶液pH值在5时，在试样铝板表面制备的膜层耐腐蚀性能最好，硅烷溶液pH值偏高或偏低，制备的膜层耐腐蚀性较常规镍盐封闭处理的效果，改善不大。这是因为硅烷溶液中主要成分只有pH值在5时才能充分水解，与铝结合生成Al-O-Si化学键，pH值偏低时溶液会轻微浑浊，溶液稳定性差，在试样铝板表面不能形成Al-O-Si化学键，并未起到防护效果。pH值偏高，特别是≥8时，硅烷溶液稳定性好，但整个溶液会对氧化铝表面形成轻微腐蚀，看上去会发白、发花，影响产品外观。因此pH值为5时最佳。
实施例3
本实施例考察了不同后处理的耐腐蚀性对比。根据实施例1的方法，按照步骤1.1的方式制备的试样铝板，分别对其进行中温镍盐封孔处理(试样A)、硅烷溶液浸泡处理(试样B，也即实施例1)、硅烷溶液与硝酸铈(添加量为0.8％)混合溶液中浸泡处理(试样C)，试样C在添加纳米SiO2(添加量为1.3％)的硅烷溶液中再浸泡处理(试样D)、试样铝板先进行中温镍盐的半封闭处理后再在硅烷溶液与硝酸铈混合溶液中浸泡处理(试样E)。将以上A、B、C、D、E五组样品放在5％NaCl中性盐雾试验中进行耐腐蚀性测试试验，试验数据如下表2所示：
表2
不同后处理 未处理 A B C D E
抗腐蚀时间(h) 10h 241h 408h 680h 1202h 1850h
从表中可以看出，经过硅烷溶液浸泡处理的试样B耐腐蚀性能可以达到408h，较未处理的氧化铝板耐腐蚀性提高了40倍多，在硅烷溶液中混合六水合硝酸铈的试样C耐腐蚀性能升高到了680h，主要原因是六水合硝酸铈会与阴极的OH-相结合而沉积，阻止了阴极反应，使形成的硅烷膜具有自愈能力，即相对应溶液更容易形成硅烷膜，较单纯的硅烷溶液处理膜更完整，更均匀。D样是在C样的技术基础之上添加纳米级SiO2，纳米SiO2也促使硅烷膜更易形成且更厚，复合硅烷化膜层更优质，防护性能更好，它的抗腐蚀时间达1202h，也验证了这一技术。在技术手段不断改进后处理的同时，前处理也可改善，通过阳极氧化膜本身的抗腐蚀能力再加上后处理的提升，抗腐蚀时间可高达1850h。
实施例4
根据实施例1的方法，本实施例考察了硅烷溶液中添加六水合硝酸铈含量的影响。分别配置六水合硝酸铈质量分数含量为0.1％、0.5％、1％、1.5％四组硅烷溶液，按照1.3和2.1中E样所描述的步骤进行耐腐蚀膜层的制备，制得的试样在5％NaCl中性盐雾试验中进行耐腐蚀性测试试验，试验数据如图2所示。
从图2中可以看出，在六水合硝酸铈含量为0.8％时抗腐蚀时间有了突跃的改变，质量分数为1.2％相对0.8％也有提升但不明显，加上硝酸铈对环境有一定影响，所以选择质量分数为0.8％为最佳参数。
综上所述，本发明提供了一种新型的耐腐蚀性硅烷浸泡处理技术，可工业化操作。其最优工艺为阳极氧化处理的铝板，先进行中温镍盐半封闭处理，后通过在含六水合硝酸铈混合硅烷溶液中添加纳米SiO2的配方溶液中浸泡10min，180℃烘箱中固化10min后制备的复合硅烷膜更厚，更完整、更均匀，防护性能更好，可抗1850h中性盐雾时间不腐蚀。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种铝合金阳极氧化防腐处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1、将1系铝合金基板进行脱脂处理，然后进行阳极氧化处理；
A2、将经步骤A1处理后的1系铝合金基板在硅烷溶液中浸泡，然后取出静置后，进行固化，即可。
2.根据权利要求1所述的铝合金阳极氧化防腐处理方法，其特征在于，步骤A1中，所述脱脂处理采用碱性脱脂剂，其pH值为8-10。
3.根据权利要求1所述的铝合金阳极氧化防腐处理方法，其特征在于，步骤A1中，所述阳极氧化处理具体为：将脱脂处理后的1系铝合金基板在质量分数为15％的硫酸溶液中恒流通电8-12min；所述电流为3-5A。
4.根据权利要求1所述的铝合金阳极氧化防腐处理方法，其特征在于，步骤A2中，所述硅烷溶液包括以下质量百分含量的各组分：
5.根据权利要求1或4所述的铝合金阳极氧化防腐处理方法，其特征在于，所述硅烷溶液中还包括质量百分含量为0.8-1.2％的硝酸铈，和/或质量百分含量为1.0-1.5％的SiO2。
6.根据权利要求1或4所述的铝合金阳极氧化防腐处理方法，其特征在于，所述硅烷溶液的pH值为4-7。
7.根据权利要求1所述的铝合金阳极氧化防腐处理方法，其特征在于，步骤A2中，所述浸泡具体为室温下浸泡5-15min。
8.根据权利要求1所述的铝合金阳极氧化防腐处理方法，其特征在于，步骤A2中，所述静置时间为1min；所述固化的处理具体为：在150-200℃烘箱中烘干处理5-15min。
9.根据权利要求1所述的铝合金阳极氧化防腐处理方法，其特征在于，步骤A2中，所述纯铝基板在于硅烷溶液浸泡前，还包括将纯铝基板进行中温镍盐的半封闭处理。
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