CN108906553A - 铝合金基材的表面处理方法和铝合金材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝合金基材的表面处理方法，包括有以下步骤：对所述铝合金基材进行预处理；对预处理后的所述铝合金基材进行喷砂处理；于喷砂后的所述铝合金基材表面形成达克罗涂层；所述喷砂的工艺参数包括：温度为60‑80℃，经过上述工艺制备的铝合金型材，经过中性盐雾试验，其耐腐蚀性可提高至1000h以上，可用于军工航空、海军舰载航空电子设备中，有效抵御恶劣的海洋环境，特别是高浓度盐雾环境。

Description

铝合金基材的表面处理方法和铝合金材料

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术，特别是涉及铝合金基材的表面处理方法和铝合金材料。

背景技术

铝合金材料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、船舶及化学工业中已大量应用。在使用过程中，因要适应各种不同的工作环境，对铝合金材料的耐蚀性的要求越来越高。

现有常规铝合金表面处理技术如氧化+喷漆工艺等，可将(中性盐雾试验)耐蚀性提高到120h，能满足适合70％以上的铝合金材料使用环境。但随着科技突飞猛进的发展，高端产品的不断出现，铝合金材料的应用领域不断扩大，中性盐雾试验耐蚀性120h已不能满足特有高端客户的需求。且在一些特殊领域，铝合金材料经常用于海洋、大气层等环境中，对其耐酸、耐大气腐蚀性提出更高的要求。

达克罗表面处理技术是一种类似电镀锌的金属涂层技术，可在金属表面形成一层保护膜，同时避免电镀过程中产生的废渣、污水、废气等问题。达克罗涂层具有高耐候、耐磨性。

但是在铝合金表面涂覆达克罗涂层具有一定的技术难度，原因是铝合金塑性好，易加工变形，达克罗涂层与铝合金之间的附着力较差，涂层的使用寿命很短，易脱落，无法满足所需。因此，目前达克罗技术主要应用于钢、铁等塑性较差的金属表面处理中，很难应用于对耐腐蚀性要求较高、塑性较好的铝合金表面处理中。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种铝合金基材的表面处理方法，提高铝合金基材与达克罗涂层的附着力，进而提高铝合金材料的防腐蚀性能。

本发明提供一种铝合金基材的表面处理方法。

具体技术方案为：

一种铝合金基材的表面处理方法，包括以下步骤：

对所述铝合金基材进行预处理；

对预处理后的所述铝合金基材进行喷砂处理；

于喷砂后的所述铝合金基材表面形成达克罗涂层；

所述喷砂的工艺参数包括：温度为60-80℃。

在其中一个实施例中，所述喷砂的工艺参数还包括：砂子的目数为120-180目。

在其中一个实施例中，所述达克罗涂层的厚度为8-10μm。

在其中一个实施例中，所述形成达克罗涂层的方法包括以下步骤：

于喷砂后的所述铝合金基材表面涂覆达克罗涂料，进行第一次固化和第一次冷却；

于第一次冷却后的铝合金基材表面再次涂覆所述达克罗涂料，进行第二次固化和第二次冷却，即得。

在其中一个实施例中所述第一次冷却和所述第二次冷却的工艺参数包括：降温速率为30-50℃/h。

冷却时，可将固化后的铝合金基材浸泡在水槽中，达到缓慢降温的目的。水槽中水的初始温度优选为10-20℃。

在其中一个实施例中，所述达克罗涂料主要由以下原料混合制备而成：

锌片、铝片、镁片、有机溶剂、络酸盐和增粘剂。

其中，锌片、铝片和镁片的厚度为0.2mm，平均粒径＜6mm。

上述原料在槽液中混合，混合过程中需连续循环或搅拌，防止基料沉降。使用时，在20℃以下现用现配。

在其中一个实施例中，所述达克罗涂料选自HDX320FGL、HDX310、HDX320和HDX350中的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述涂覆的方法选自浸涂、喷涂和刷涂中的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述第一次固化和所述第二次固化包括有预热和烧结的步骤；

所述预热的工艺参数包括：温度60-80℃，时间5-15min；

所述烧结的工艺参数包括：温度280-300℃，时间25-40min。

预热时，升温不可过急，基材缓慢吸热，涂层中的水分逐渐逸出，避免涂层起泡，产生缺陷。

在其中一个实施例中，所述预处理包括有脱脂的步骤；若所述铝合金基材存在锈或毛刺，则所述预处理还包括有除锈的步骤，所述除锈的的方法选自机械喷砂，工艺参数包括：温度为20-30℃。

脱脂时，将待处理铝合金基材浸没与脱脂槽中，脱脂槽备有3-5g/L的可循环弱碱性清洗剂溶液，pH＝8.7～9.9，浸没时间≥5min，脱脂温度50-60℃。

其中，重油的铝合金基材需要采用联合清洗剂高压清洗或采用二氯甲烷超声波清洗，并需重复进行若干次脱脂。

若铝合金基材的表面没有锈和毛刺，则将脱脂后的铝合金基材直接进行高温喷砂处理，并于其表面形成达克罗涂层。若铝合金基材的表面有锈和毛刺，严禁直接在基材表面形成达克罗涂层，必须经过除锈除毛刺处理。可采用机械喷砂的方法，在温度为20-30℃下，去除基材表面的锈和毛刺。除锈应避免酸洗，以防氢脆，以及防止酸洗对涂层耐腐蚀性的影响。

在其中一个实施例中，上述表面处理方法还包括有对第二次冷却后的所述铝合金表面进行后处理的步骤。所述后处理包括用毛刷清洗铝合金表面，修复表面粗糙、粉化的问题。

本发明还提供一种铝合金材料，由上述制备方法制得。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

上述铝合金基材的表面处理方法，针对达克罗涂层与铝合金基材附着力不好的缺陷，涂覆达克罗涂层前，在高温下对铝合金基材进行喷砂处理，高温下铝合金晶体间分子活跃度提高，晶体间作用力增强，与砂子之间的结合力增强，在高温喷砂后的铝合金表面涂覆形成达克罗涂层，有助于提高铝合金与达克罗涂层之间的附着力，使达克罗涂层不易脱落，增加涂层的使用寿命，提高铝合金工件表面的耐蚀性、耐磨性和抗污耐脏性。

冷却时，减慢降温速率，可防止涂层破裂等问题，保证涂层质量，进一步提高铝合金基材与达克罗涂层的附着力，提高铝合金型材的耐腐蚀性。

经过上述工艺制备的铝合金型材，经过中性盐雾试验，其耐腐蚀性可提高至1000h以上，可用于军工航空、海军舰载航空电子设备中，有效抵御恶劣的海洋环境，特别是高浓度盐雾环境。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以下结合具体实施例对本发明的铝合金基材表面处理方法作进一步详细的说明。

以下具体实施方式中，所有原料均来源于市售。

达克罗涂料HDX320FGL、HDX310、HDX320和HDX350购自沈阳市航达科技有限责任公司。

实施例1

本实施例提供一种铝合金基材表面处理方法，包括以下步骤：

步骤一、脱脂：脱除铝合金基材表面的油脂。脱脂槽中备有3g/L的可循环弱碱性清洗剂溶液，溶液pH＝8.7。将待处理的铝合金基材浸没与脱脂槽中，浸泡5min，脱脂温度保持在50℃。

步骤二、除锈：采用机械喷砂的方法，除去铝合金基材表面的绣和毛刺，机械喷砂时，环境温度为20℃，砂子的目数为150目。(若铝合金基材表面没有锈和毛刺，则省略步骤二；若铝合金基材表面有锈和毛刺，则须经过步骤二的处理。)

步骤三、喷砂：在上述除锈后的铝合金表面喷砂，此时环境温度为60℃，砂子的目数为150目。

步骤四、涂覆：使用喷枪，在喷砂后的铝合金基材表面喷涂达克罗涂料HDX320FGL。

步骤五、固化：将喷涂达克罗涂料后的铝合金基材置于输送带上，进入固化炉中烘烤固化。固化分为两个阶段：

(1)预热。这一阶段铝合金基材吸热升温，温度控制在60℃，预热10min。

(2)烧结。这一阶段进行高温烧结，温度为280℃，烧结25min。

步骤六、冷却：将固化后的铝合金基材浸泡在初始温度为10℃的水槽中进行冷却，冷却速率为40-50℃/h。

步骤七、重复上述涂覆、预热、烧结、冷却的步骤一次，形成厚度为10μm的达克罗涂层。

步骤八、后处理：用优质的硬毛刷清理上述铝合金基材表面，修复铝合金基材表面外观粗糙、粉化的现象，即得。

实施例2

本实施例提供一种铝合金基材表面处理方法，包括以下步骤：

步骤一、脱脂：脱除铝合金基材表面的油脂。脱脂槽中备有5g/L的可循环弱碱性清洗剂溶液，溶液pH＝9.9。将待处理的铝合金基材浸没与脱脂槽中，浸泡8min，脱脂温度保持在60℃。

步骤二、喷砂：在上述脱脂后的铝合金表面喷砂，喷砂温度为80℃，砂子的目数为150目。(若铝合金基材表面没有锈和毛刺，则省略步骤二；若铝合金基材表面有锈和毛刺，则须经过步骤二的处理。)

步骤三、涂覆：使用喷枪，在喷砂后的铝合金基材表面喷涂达克罗涂料HDX310。

步骤四、固化：将喷涂达克罗涂层的铝合金基材置于输送带上，进入固化炉中烘烤固化。固化分为两个阶段：

(1)预热。这一阶段铝合金基材吸热升温，温度控制在80℃，预热10min。

(2)烧结。这一阶段进行高温烧结，温度为280℃，烧结40min。

步骤五、冷却：将固化后的铝合金基材浸泡在初始温度为20℃的水槽中进行冷却，冷却速率为30-40℃/h。

步骤六、重复上述涂覆、预热、烧结、冷却的步骤一次，形成厚度为8μm的达克罗涂层。

步骤七、后处理：用优质的硬毛刷清理上述铝合金基材表面，修复铝合金基材表面外观粗糙、粉化的现象，即得。

实施例3

本实施例提供一种铝合金基材表面处理方法，包括以下步骤：

步骤一、脱脂：脱除铝合金基材表面的油脂。脱脂槽中备有3g/L的可循环弱碱性清洗剂溶液，溶液pH＝8.7。将待处理的铝合金基材浸没与脱脂槽中，浸泡5min，脱脂温度保持在50℃。

步骤二、除锈：采用机械喷砂的方法，除去铝合金基材表面的绣和毛刺，机械喷砂时，环境温度为20℃。(若铝合金基材表面没有锈和毛刺，则省略步骤二；若铝合金基材表面有锈和毛刺，则须经过步骤二的处理。)

步骤三、喷砂：在上述除锈后的铝合金表面喷砂，此时环境温度为60℃，砂子的目数为150目。

步骤四、涂覆：使用喷枪，在喷砂后的铝合金基材表面喷涂达克罗涂料HDX320FGL。

步骤五、固化：将喷涂达克罗涂层的铝合金基材置于输送带上，进入固化炉中烘烤固化。固化分为两个阶段：

(1)预热。这一阶段铝合金基材吸热升温，温度控制在60℃，预热10min。

(2)烧结。这一阶段进行高温烧结，温度为280℃，烧结25min。

步骤六、冷却：将固化后的铝合金基材浸泡在20℃的恒温水槽中进行冷却，冷却速率为60-70℃/h。

步骤七、重复上述涂覆、预热、烧结、冷却的步骤一次，形成厚度为10μm的达克罗涂层。

步骤八、后处理：用优质的硬毛刷清理上述铝合金基材表面，修复铝合金基材表面外观粗糙、粉化的现象，即得。

对比例1

本对比例提供一种铝合金基材表面处理方法，与实施例1基本相同，区别在于：未进行步骤三中的高温喷砂处理，直接在除锈后的铝基材表面形成达克罗涂层。

性能测试

对实施例1-3和对比例1经过表面处理后得到的铝合金工件进行测试，测试方法如下：

中性盐雾试验测试，参照标准为GJB150.11A。

附着强度测试，参照标准为GB/T5270。

耐湿热测试，参照标准为GJB150.9A。

测试结果如表1所示。

表1

由表1可知，实施例1-3的铝合金材料耐腐蚀性高，耐湿热性能好。但是，实施例3由于冷却速率过快，导致达克罗涂层的附着力稍差。对比例1未进行高温喷砂处理，导致其有耐腐蚀性、耐湿性和涂层附着力方面都存在一定的缺陷，影响铝合金材料的使用寿命和可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种铝合金基材的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

对所述铝合金基材进行预处理；

对预处理后的所述铝合金基材进行喷砂处理；

于喷砂后的所述铝合金基材表面形成达克罗涂层；

所述喷砂的工艺参数包括：温度为60-80℃。

2.根据权利要求1所述的铝合金基材的表面处理方法，其特征在于，所述喷砂的工艺参数还包括：砂子的目数为120-180目。

3.根据权利要求1所述的铝合金基材的表面处理方法，其特征在于，所述达克罗涂层的厚度为8-10μm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的铝合金基材的表面处理方法，其特征在于，所述形成达克罗涂层的方法包括以下步骤：

于喷砂后的所述铝合金基材表面涂覆达克罗涂料，进行第一次固化和第一次冷却；

于第一次冷却后的铝合金基材表面再次涂覆所述达克罗涂料，进行第二次固化和第二次冷却，即得。

5.根据权利要求4所述的铝合金基材的表面处理方法，其特征在于，所述第一次冷却和所述第二次冷却的工艺参数包括：降温速率为30-50℃/h。

6.根据权利要求4所述的铝合金基材的表面处理方法，其特征在于，所述达克罗涂料选自HDX320FGL、HDX310、HDX320和HDX350中的一种或几种。

7.根据权利要求4所述的铝合金基材的表面处理方法，其特征在于，所述涂覆的方法选自浸涂、喷涂和刷涂中的一种或几种。

8.根据权利要求4所述的铝合金基材的表面处理方法，其特征在于，所述第一次固化和所述第二次固化包括有预热和烧结的步骤；

所述预热的工艺参数包括：温度60-80℃，时间5-15min；

所述烧结的工艺参数包括：温度280-300℃，时间25-40min。

9.根据权利要求1-3任一项所述的铝合金基材的表面处理方法，其特征在于，所述预处理包括有脱脂的步骤；

若所述铝合金基材存在锈或毛刺，则所述预处理还包括有除锈的步骤，所述除锈的的方法选自机械喷砂，工艺参数包括：温度为20-30℃。

10.一种铝合金材料，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述的表面处理方法制得。