CN108950648A - 一种散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺 - Google Patents

一种散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺，包括以下步骤：对基材的正面和反面进行微弧氧化分别得到第一微弧氧化膜层和第二微弧氧化膜层；遮蔽基材的反面并对第一膜微弧氧化层进行喷粉得到喷粉层；局部退除第二微弧氧化膜层并对基材的反面进行化学成膜得到膜层。与现有技术相比，本发明通过表面高耐蚀高可靠性处理工艺，针对镁合金等材质的户外散热器以及基站所要求的外表面有高的耐腐蚀性、底面有良好的导电性能而启动开发，利用微弧氧化工艺提高防腐蚀能力，经过化学成膜后具有一层导电且有一定防腐性能的膜层。

Description

一种散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺
技术领域
本发明涉及表面处理技术领域，特别涉及一种散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺。
背景技术
当前，在通讯、交通、电子工业、航空航天等领域的散热发展趋势，高耐腐蚀、耐候性、耐氧化、压铸工艺好、导电性好、不易老化等高性能金属结构材料及其工艺处理技术达到要求都越来越高。现有的户外散热器的表面处理工艺是导电氧化，然后喷粉，工艺有一定的缺陷，比如在喷粉后，产品的表面会有喷粉层薄弱或者漏噴的地方，或者在户外使用过程中可能有局部损伤，容易影响产品的可靠性及使用寿命。传统的喷粉工艺和微弧氧化过程存在涂层难以均匀涂覆，特别是对散热器等形状尺寸较为复杂的产品，而对于镁合金由于极高的化学和电化学活性极易受到环境腐蚀，限制了应用。镁合金具有密度低、比强度高、能量衰减系数大及辅助散热等特点，但是镁合金的耐蚀性极差，使用中必须对其进行表面处理，微弧氧化技术是近年来备受关注的一种新型的镁合金表面处理技术。
有鉴于此，散热器表面高耐蚀高可靠性的环保绿色表面处理技术的开发十分迫切。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供一种散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺，通过表面高耐蚀高可靠性处理工艺，针对镁合金等材质的户外散热器以及基站所要求的外表面有高的耐腐蚀性、底面有良好的导电性能而启动开发，利用微弧氧化工艺提高防腐蚀能力，经过化学成膜后具有一层导电且有一定防腐性能的膜层。
本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：
一种散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺，其包括以下步骤：对基材的正面和反面进行微弧氧化分别得到第一微弧氧化膜层和第二微弧氧化膜层；遮蔽基材的反面并对第一膜微弧氧化层进行喷粉得到喷粉层；局部退除第二微弧氧化膜层并对基材的反面进行化学成膜得到膜层。
作为本发明的技术方案的改进之一，所述的微弧氧化是以基材与不锈钢板分别作阳极和阴极，将阳极与阴极置于电解液中后通电，进行微弧氧化，微弧氧化的条件为：温度为20-35℃，阶梯电压为0-600伏，时间为10-30分钟。
作为本发明的技术方案的改进之一，所述的微弧氧化采用的电解液包括如下组分配制而成：去离子水、硅酸钠、碳酸钠、石墨乳、亚氨基二琥珀酸四钠、Y2O3-ZrO2液体溶胶以及碱金属氢氧化物，其中硅酸钠的含量为40-60g/L、石墨乳的含量为8-12g/L、亚氨基二琥珀酸四钠的含量为8-18g/L以及Y2O3-ZrO2液体溶胶的含量为5-10g/LL，适量碱金属氢氧化物调节电解液pH值至9-10。
作为本发明的技术方案的改进之一，所述的电解液包括如下组分配制而成：去离子水、硅酸钠、碳酸钠、石墨乳、亚氨基二琥珀酸四钠、Y2O3-ZrO2液体溶胶以及碱金属氢氧化物，其中硅酸钠的含量为60g/L、石墨乳的含量为11g/L、亚氨基二琥珀酸四钠的含量为16g/L以及Y2O3-ZrO2液体溶胶的含量为8g/L，适量碱金属氢氧化物调节电解液pH值至10。
作为本发明的技术方案的改进之一，所述的微弧氧化之前还包括对基材的水口位进行抛光，对基材进行上挂、除油和水洗，除油条件为：温度50-70℃、时间3-5分钟。
作为本发明的技术方案的改进之一，所述的喷粉采用的粉体为阿克苏聚酯粉末涂料。
作为本发明的技术方案的改进之一，所述的化学成膜包括对基材依次进行上挂、除油、酸洗、除膜、钝化、水洗、烘干，其中，除膜条件：浸入100g/L氢氧化钠溶液，加热温度到90℃，使用超声波除膜。
作为本发明的技术方案的改进之一，所述的基材为压铸成型而得。
与现有技术相比，本发明通过表面高耐蚀高可靠性处理工艺，针对镁合金等材质的户外散热器以及基站所要求的外表面有高的耐腐蚀性、底面有良好的导电性能而启动开发，利用微弧氧化工艺提高防腐蚀能力，经过化学成膜后具有一层导电且有一定防腐性能的膜层。利用微弧氧化层本身很高的防腐蚀性能和硬度，在使用过程中即使出现喷粉层被破坏或者喷粉层薄弱情况，微弧氧化层也能对产品进行有效防腐保护，显著提高了产品户外耐蚀性能和可靠性，进一步保障产品使用的稳定性，提高产品的使用寿命。
石墨乳是以超微细鳞片状(1-5微米)石墨为固体分散相，以水、甘油为介质的固-液相两相材料经分散使胶体石墨稳定存在的，亚氨基二琥珀酸四钠是绿色环保的碱性络合剂，而且无磷无毒无公害以及易生物降解，Y2O3-ZrO2液体溶胶具有强抗腐蚀性，本发明利用Y2O3-ZrO2液体溶胶、石墨乳、亚氨基二琥珀酸四钠以及硅酸盐碳酸盐的协同增效作用，在电解过程中，在热化学、等离子体化学和电化学的共同作用下在基材表面直接生成均匀致密抗腐蚀膜层，在镁合金基材表面制备含有Y2O3-ZrO2晶型结构以及超微细鳞片状(1-5微米)石墨结构的陶瓷膜，有利于耐腐蚀性的改善，生成微弧氧化膜层有抗热震、热传导和导电性以及润滑可塑性，氧化膜更加致密、均匀、光滑，提高微弧氧化膜层与镁合金散热器基材的结合力和附着性，微弧氧化膜层约35-40μm厚，镁合金产品表面光滑、均匀，兼具陶瓷质感。
上述是发明技术方案的概述，以下结合具体实施方式，对本发明做进一步说明。
具体实施方式：
为了使本发明的目的和技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例作详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：本实施例的一种散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺，其包括以下步骤：对基材的正面和反面进行微弧氧化分别得到第一微弧氧化膜层和第二微弧氧化膜层；遮蔽基材的反面并对第一膜微弧氧化层进行喷粉得到喷粉层；局部退除第二微弧氧化膜层并对基材的反面进行化学成膜得到膜层。
具体地，包括步骤：S1，对压铸成型而得的散热器基材的水口位进行抛光，然后对基材进行上挂、除油和水洗，除油条件为：温度50℃、时间5分钟。
S2，对基材进行微弧氧化，以基材与不锈钢板分别作阳极和阴极，将阳极与阴极置于电解液中后通电，进行微弧氧化，微弧氧化的条件为：温度为20℃，阶梯电压为0-600伏，时间为30分钟。其中，微弧氧化是微弧氧化采用的电解液包括如下组分配制而成：去离子水、硅酸钠、碳酸钠、石墨乳、亚氨基二琥珀酸四钠、Y2O3-ZrO2液体溶胶以及碱金属氢氧化物，其中硅酸钠的含量为60g/L、石墨乳的含量为11g/L、亚氨基二琥珀酸四钠的含量为16g/L以及Y2O3-ZrO2液体溶胶的含量为8g/L，适量碱金属氢氧化物调节电解液pH值至10。
S3，遮蔽基材底面喷粉，喷粉采用的粉体为阿克苏聚酯粉末涂料，具体可以为阿克苏型号为：JP456C。
S4，退除底面微弧氧化层，进行底面化学成膜，化学成膜包括对基材依次进行上挂、除油、酸洗、除膜、钝化、水洗、烘干，其中，除膜条件：浸入100g/L氢氧化钠溶液，加热温度到90℃，使用超声波除膜。
实施例2：本实施例的一种散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺，与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤S1：除油条件为：温度70℃、时间3分钟。步骤S2，微弧氧化的条件为：温度为35℃，阶梯电压为0-600伏，时间为10分钟。其中，微弧氧化是微弧氧化采用的电解液包括如下组分配制而成：去离子水、硅酸钠、碳酸钠、石墨乳、亚氨基二琥珀酸四钠、Y2O3-ZrO2液体溶胶以及碱金属氢氧化物，其中硅酸钠的含量为45g/L、石墨乳的含量为10g/L、亚氨基二琥珀酸四钠的含量为18g/L以及Y2O3-ZrO2液体溶胶的含量为7g/L，适量碱金属氢氧化物调节电解液pH值至10。
实施例3：本实施例的一种散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺，与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤S1：除油条件为：温度60℃、时间4分钟。步骤S2，微弧氧化的条件为：温度为25℃，阶梯电压为0-600伏，时间为15分钟。其中，微弧氧化是微弧氧化采用的电解液包括如下组分配制而成：去离子水、硅酸钠、碳酸钠、石墨乳、亚氨基二琥珀酸四钠、Y2O3-ZrO2液体溶胶以及碱金属氢氧化物，其中硅酸钠的含量为55g/L、石墨乳的含量为12g/L、亚氨基二琥珀酸四钠的含量为16g/L以及Y2O3-ZrO2液体溶胶的含量为10g/L，适量碱金属氢氧化物调节电解液pH值至10。
实施例4：本实施例的一种散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺，与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤S1：除油条件为：温度55℃、时间4分钟。步骤S2，微弧氧化的条件为：温度为30℃，阶梯电压为0-600伏，时间为23分钟。其中，微弧氧化是微弧氧化采用的电解液包括如下组分配制而成：去离子水、硅酸钠、碳酸钠、石墨乳、亚氨基二琥珀酸四钠、Y2O3-ZrO2液体溶胶以及碱金属氢氧化物，其中硅酸钠的含量为50g/L、石墨乳的含量为11g/L、亚氨基二琥珀酸四钠的含量为8g/L以及Y2O3-ZrO2液体溶胶的含量为5g/L，适量碱金属氢氧化物调节电解液pH值至10。
实施例5：本实施例的一种散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺，与实施例1基本相同，不同之处在于：步骤S1：除油条件为：温度65℃、时间4分钟。步骤S2，微弧氧化的条件为：温度为28℃，阶梯电压为0-600伏，时间为28分钟。其中，微弧氧化是微弧氧化采用的电解液包括如下组分配制而成：去离子水、硅酸钠、碳酸钠、石墨乳、亚氨基二琥珀酸四钠、Y2O3-ZrO2液体溶胶以及碱金属氢氧化物，其中硅酸钠的含量为60g/L、石墨乳的含量为8g/L、亚氨基二琥珀酸四钠的含量为12g/L以及Y2O3-ZrO2液体溶胶的含量为9g/L，适量碱金属氢氧化物调节电解液pH值至10。
为了检验产品膜层的耐腐蚀性，将实施例1-5的产品进行盐雾测试和导电性能测试，测试如下：
(1)盐雾试验条件：
5％氯化钠溶液连续喷雾；试验箱温度：35℃±1；饱和桶温度：47℃±1；气压：0.1MPa--0.12MPa；进行了1000小时的盐雾测试，测试分为两个部分：
1.1完整镀膜的盐雾测试1.2镀层模拟损伤的盐雾测试
测试1.1，完整镀膜的1000小时的盐雾测试的试验结果达到9级；
测试1.2，模拟损伤1000小时盐雾测试的试验结果为损伤处无明显腐蚀扩散现象，达到9级。
(2)导电性能测试条件：
测试仪器为：AT516直流电阻测试仪，基本准确度：大于0.05％
导电性能测试结果为电阻小于100毫欧姆。
实施例1-5的具体实验数据结果如下：
1.底面化学成膜后的电阻实测值：
项目 盐雾前电阻测试数值 盐雾后电阻测试数值
实施例1 18.40 28.72
实施例2 22.30 29.36
实施例3 38.51 35.62
实施例4 17.60 40.61
实施例5 15.98 25.23
2.表面微弧氧化后的盐雾测试值：
项目 烟雾测试结果数值 损失处腐蚀现象
实施例1 9级 无明显腐蚀扩散
实施例2 9级 无明显腐蚀扩散
实施例3 9级 无明显腐蚀扩散
实施例4 9级 无明显腐蚀扩散
实施例5 9级 无明显腐蚀扩散
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：对基材的正面和反面进行微弧氧化分别得到第一微弧氧化膜层和第二微弧氧化膜层；遮蔽基材的反面并对第一膜微弧氧化层进行喷粉得到喷粉层；局部退除第二微弧氧化膜层并对基材的反面进行化学成膜得到膜层。
2.如权利要求1所述的散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺，其特征在于，所述的微弧氧化是以基材与不锈钢板分别作阳极和阴极，将阳极与阴极置于电解液中后通电，进行微弧氧化，微弧氧化的条件为：温度为20-35℃，阶梯电压为0-600伏，时间为10-30分钟。
3.如权利要求1所述的散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺，其特征在于，所述的微弧氧化采用的电解液包括如下组分配制而成：去离子水、硅酸钠、碳酸钠、石墨乳、亚氨基二琥珀酸四钠、Y2O3-ZrO2液体溶胶以及碱金属氢氧化物，其中硅酸钠的含量为40-60g/L、石墨乳的含量为8-12g/L、亚氨基二琥珀酸四钠的含量为8-18g/L以及Y2O3-ZrO2液体溶胶的含量为5-10g/LL，适量碱金属氢氧化物调节电解液pH值至9-10。
4.如权利要求3所述的散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺，其特征在于，所述的电解液包括如下组分配制而成：去离子水、硅酸钠、碳酸钠、石墨乳、亚氨基二琥珀酸四钠、Y2O3-ZrO2液体溶胶以及碱金属氢氧化物，其中硅酸钠的含量为60g/L、石墨乳的含量为11g/L、亚氨基二琥珀酸四钠的含量为16g/L以及Y2O3-ZrO2液体溶胶的含量为8g/L，适量碱金属氢氧化物调节电解液pH值至10。
5.如权利要求1所述的散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺，其特征在于，所述的微弧氧化之前还包括对基材的水口位进行抛光，对基材进行上挂、除油和水洗，除油条件为：温度50-70℃、时间3-5分钟。
6.如权利要求1所述的散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺，其特征在于，所述的喷粉采用的粉体为阿克苏聚酯粉末涂料。
7.如权利要求1所述的散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺，其特征在于，所述的化学成膜包括对基材依次进行上挂、除油、酸洗、除膜、钝化、水洗、烘干，其中，除膜条件：浸入100g/L氢氧化钠溶液，加热温度到90℃，使用超声波除膜。
8.如权利要求1所述的散热器表面高耐蚀高可靠性处理工艺，其特征在于，所述的基材为压铸成型而得。
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