CN109913924B - 一种高硅铝合金压铸件阳极氧化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高硅铝合金压铸件阳极氧化方法，其包括如下步骤：脱脂；碱蚀；除硅；中和；喷砂；磁力振动抛光；阳极氧化；超声波清洗；染色；封孔；热水洗。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1、本发明的基础步骤可以采用现有设备来进行，避免额外成本投入，通过改善工艺参数和工序顺序，将各个基础操作重新组合，可以在高硅铝合金压铸件获得装饰性阳极氧化膜；2、本工艺中的各种化学药剂均为常见化工原料；3、经本工艺处理后的高硅铝合金压铸件表面可获得深黑、光亮、均匀的砂面氧化效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种高硅铝合金压铸件阳极氧化方法，属于铝合金材料防护处理技术领域。
背景技术
高硅铝合金压铸件材料中含有7.5～12％硅，还有铜、铁、锌、锰、镍、锡元素。尤其是硅元素，不溶于酸和碱。采用传统的氧化工艺，硅元素在氧化膜中残留而形成哑光的灰色膜层，表面有严重的挂灰，甚至形成暗斑等不良。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高硅铝合金压铸件阳极氧化方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种高硅铝合金压铸件阳极氧化方法，其包括如下步骤：
脱脂；
碱蚀；
中和；
除硅；
中和；
喷砂；
磁力振动抛光；
阳极氧化；
超声波清洗；
染色；
封孔；
热水洗。
作为优选方案，所述的步骤包括如下操作：
将高硅铝合金压铸件在40～50℃下浸泡于脱脂液中3～10min后，水洗；
所述碱蚀的步骤包括如下操作：
将高硅铝合金压铸件在50～60℃下浸泡于碱蚀液中5～120s；
所述除硅的步骤包括如下操作：
将高硅铝合金压铸件在常温下浸渍于除硅液中20～60s；
所述喷砂的步骤包括如下操作：
使用圆角钢砂在2～3kg的压力下对高硅铝合金压铸件进行喷砂；
所述磁力振动抛光的步骤包括如下操作：
使用不锈钢钢针作为研磨材料，在磁力振动研磨机中以50Hz的振动频率、60r/min的旋转速度下对高硅铝合金铸件抛光1～4min；
所述中和的步骤包括如下操作：
将高硅铝合金压铸件在常温下浸渍于硝酸中0.6～6min；
所述阳极氧化的步骤包括如下操作：
将高硅铝合金铸件浸泡于氧化液中，在18～20℃的温度、12～14V的氧化电压下进行氧化处理40～60min；
所述超声波清洗的步骤包括如下操作：
将高硅铝合金铸件浸泡于30～50g/L的硝酸溶液中，常温下1.5～2.5A强度下超声波处理2～4min；
所述染色的步骤包括如下操作：
将高硅铝合金铸件在35～45℃下，浸泡于染料中，染色10～20min；
所述封孔的步骤包括如下操作：
将高硅铝合金铸件在85～95℃下，浸泡于封孔剂中，封孔15～30min；
所述热水洗的步骤包括如下操作：
将高硅铝合金铸件浸泡于80～90℃的热水中1～3min，浸泡中多次提拉。
作为进一步优选方案，所述脱脂液为硫酸、OP-10乳化剂的和水的混合物，其中，硫酸的质量分数为5％～15％，OP-10乳化剂的质量分数为1～5％；所述碱蚀液为氢氧化钠、葡萄糖酸钠和水的混合物，其中，氢氧化钠和葡萄糖酸钠的浓度分别为120～180g/L和1～5g/L；中和步骤中所述的硝酸的质量分数为5～15％；所述除硅液为75wt％的硝酸、99wt的％醋酸和40wt％氢氟酸按照4:2:1的体积比配制的混合物；喷砂步骤中所述的圆角钢砂的型号为100#；所述氧化液为浓度为180～200g/L的硫酸；所述染料的pH值为5.5～6.0，染料的浓度为8～12g/L；所述封孔剂为奥野DX-500，浓度为7～10g/L。
作为优选方案，所述不锈钢钢针的直径为0.4mm，长度为5mm。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明的基础步骤可以采用现有设备来进行，避免额外成本投入，通过改善工艺参数和工序顺序，将各个基础操作重新组合，可以在高硅铝合金压铸件获得装饰性阳极氧化膜；
2、本工艺中的各种化学药剂均为常见化工原料；
3、经本工艺处理后的高硅铝合金压铸件表面可获得深黑、光亮、均匀的砂面氧化效果。
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，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种以ADC10铝合金压铸件为处理对象的高硅铝合金压铸件的阳极氧化方法，具体包括如下操作：
1、脱脂
可采用酸性脱脂，槽液成分和浓度参数分别为硫酸5～15％，OP-10乳化剂1～5％，在40～50℃下浸泡3～10min，两道水洗后进入下一工序。采用硫酸作为脱脂剂主要成分，脱脂速度快，且可以利用阳极氧化废硫酸配制，节约成本，减少废液排放。
2、碱蚀
本步骤可提高铝件表面的活性，除去铝件表面的脏污和氧化物，尤其是通过碱蚀除去压铸件表面的脱模剂，因为残留的脱模剂会在氧化膜表面形成斑纹或斑点。本步骤中使用的葡萄糖酸钠具有缓蚀作用，使铝合金表面在碱液中均匀腐蚀。此外，葡萄糖酸钠还具有很强的络合作用，抑制碱液中铝离子水解形成沉淀。溶液成分为氢氧化钠120～180g/L，葡萄糖酸钠1～5g/L，50～60℃，浸渍5～120s。
3、中和
碱蚀后的铝合金表面会有一层不溶于碱液的灰渍，利用硝酸的强氧化性，可除去铝件表面残留的碱液和灰渍。硝酸浓度5～15％，常温浸渍0.5～6min。
4、除硅
除硅是高硅铝合金压铸件阳极氧化的关键步骤，若未能除尽表面残留的硅灰，则容易在氧化膜表面形成斑纹和斑点。采用75％硝酸:99％醋酸:40％氢氟酸体积比4:2:1的混酸溶液清洗铝合金压铸件表面的硅灰，常温下浸渍20～60s。清洗速度快，对铝基体腐蚀小，可以获得满意的清洗效果。
5、中和
除硅后压铸铝件表面残留的氟化物对铝件有腐蚀性，通过浸泡于硝酸溶液的中和过程除去残留的腐蚀物，并在压铸铝件表面形成一定的保护性钝化层，抑制腐蚀。硝酸浓度5～15％，常温浸渍0.5～6min。
6、喷砂
压铸铝件烘干后，通过喷砂调整压铸件表面，使用100#圆角钢砂在2～3Kg压力下喷砂，即可在压铸件表面获得一定亮度的砂面效果。用较粗的钢砂可以较好地遮盖压铸件表面的缺陷，尤其是进料压铸时形成的流动斑纹更是如此。
7、磁力振动抛光
使用0.4mm(直径)×5mm(长度)的不锈钢钢针作为研磨材料，在50Hz的振动频率、60r/min的旋转速度下对高硅铝合金铸件抛光1～4min，在此过程中只需添加少量表面活性剂即可，无需添加光亮剂，获得光亮、平整、均匀的基体。磁力振动抛光后，压铸件必须尽快上挂并进入阳极氧化工序，否则表面容易形成腐蚀。
8、阳极氧化
阳极氧化药液硫酸浓度180～200g/L，氧化温度18～20℃，氧化电压12～14V，氧化时间40～60min，铝含量1～10g/L。使用本工艺氧化简单，可以与普通阳极氧化槽通用，无需额外开槽。
9、超声波清洗
砂孔是高硅压铸件最常见的缺陷之一，深入压铸件内部的砂孔在氧化后容易藏有酸水，在染色时容易渗出并在氧化膜表面形成白点、露白等现象。将氧化后的压铸件浸泡在30～50g/L的常温稀硝酸溶液，在1.5～2.5A的强度下超声波处理2～4min，将砂孔、盲孔中的酸水洗出，同时还可以除掉表面部分挂灰。
10、染色
由于高硅铝合金压铸件表面在氧化后呈现黄灰色，所以在染色工序中使用蓝底黑色染料。如奥野419染料，在染色前需要调整好染料PH值为5.5～6.0，浓度为8～12g/L，温度35～45℃，染色10～20min。
11、封孔
使用奥野DX-500封孔剂封孔，浓度7～10g/L，温度85～95℃，封孔时间15～30min。该封孔剂封孔效果好、染料逸出少。
12、热水洗
热水温度80～90℃，浸泡1～3min，浸泡过程中多次提拉，加速清洗。压铸件封孔后，砂孔或盲孔内残留的封孔液难以清洗干净，否则，烘烤后残留的封孔液会在氧化膜表面形成灰渍和斑纹。
13、效果
经过本工艺处理后的高硅铝合金压铸件表面形成了光亮、均匀、颜色较深的氧化膜。参考ASTM B-117标准进行中性盐雾试验，连续喷雾48h后压铸件表面除了原始素材表面有裂纹的部位出现少量点腐蚀外，如图1所示，其它部位无腐蚀，膜厚7～11μm。
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形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (3)
1.一种高硅铝合金压铸件阳极氧化方法，其特征在于，包括如下步骤：
脱脂；碱蚀；中和；除硅；中和；喷砂；磁力振动抛光；阳极氧化；超声波清洗；染色；封孔；热水洗；
所述脱脂的步骤包括如下操作：将高硅铝合金压铸件在40～50℃下浸泡于脱脂液中3～10min后，水洗；
所述碱蚀的步骤包括如下操作：将高硅铝合金压铸件在50～60℃下浸泡于碱蚀液中5～120s；
所述除硅前的中和的步骤包括如下操作：将高硅铝合金压铸件在常温下浸渍于硝酸中0.6～6min；
所述除硅的步骤包括如下操作：将高硅铝合金压铸件在常温下浸渍于除硅液中20～60s；
所述除硅后的中和的步骤包括如下操作：将高硅铝合金压铸件在常温下浸渍于硝酸中0.6～6min；
所述喷砂的步骤包括如下操作：使用圆角钢砂在2～3kg的压力下对高硅铝合金压铸件进行喷砂；
所述磁力振动抛光的步骤包括如下操作：使用不锈钢钢针作为研磨材料，在磁力振动研磨机中以50Hz的振动频率下对高硅铝合金铸件抛光1～4min；
所述阳极氧化的步骤包括如下操作：将高硅铝合金铸件浸泡于氧化液中，在18～20℃的温度、12～14V的氧化电压下进行氧化处理40～60min；
所述超声波清洗的步骤包括如下操作：将高硅铝合金铸件浸泡于30～50g/L的硝酸溶液中，常温下1.5～2.5A强度下超声波处理2～4min；
所述染色的步骤包括如下操作：将高硅铝合金铸件在35～45℃下，浸泡于染料中，染色10～20min；
所述封孔的步骤包括如下操作：将高硅铝合金铸件在85～95℃下，浸泡于封孔剂中，封孔15～30min；
所述热水洗的步骤包括如下操作：将高硅铝合金铸件浸泡于80～90℃的热水中1～3min，浸泡中多次提拉；
所述碱蚀液为氢氧化钠、葡萄糖酸钠和水的混合物，其中，氢氧化钠和葡萄糖酸钠的浓度分别为120～180g/L和1～5g/L；中和步骤中所述的硝酸的质量分数为5～15％；所述除硅液为75wt％的硝酸、99wt的％醋酸和40wt％氢氟酸按照4:2:1的体积比配制的混合物。
2.如权利要求1所述的高硅铝合金压铸件阳极氧化方法，其特征在于，所述脱脂液为硫酸、OP-10乳化剂的和水的混合物，其中，硫酸的质量分数为5％～15％，OP-10乳化剂的质量分数为1～5％；喷砂步骤中所述的圆角钢砂的型号为100#；所述氧化液为浓度为180～200g/L的硫酸；所述染料的pH值为5.5～6.0，染料的浓度为8～12g/L；所述封孔剂为奥野DX-500，浓度为7～10g/L。
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