CN110241449A - 一种6系铝合金表面绝缘氧化的方法 - Google Patents

一种6系铝合金表面绝缘氧化的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于金属表面处理技术领域，涉及一种6系铝合金表面绝缘氧化的方法，包括除油、碱蚀、除灰、阳极氧化和封孔，其中阳极氧化工艺为将除灰后的铝合金型材置于装有浓度为160～220g/L硫酸电解液的电解槽内电解，电流密度为1.3～2.0A/dm2，电解氧化时间为20～50min，电解温度为18～22℃，封孔工艺为将阳极氧化后的铝合金型材浸渍在PH值为5.5～6.0的封闭剂混合溶液中封闭处理8～30min，沥干表面水分，其中封闭剂混合溶液中主溶液为1～10g/L的氟化镍、0.1～5g/L的苯磺酸和0.1～5g/L的EDTA二钠，辅溶液为用于调节封闭剂混合溶液PH的冰乙酸与氨水，通过该封闭剂混合溶液封闭后的铝合金型材氧化膜层的电绝缘鞋得到了很大的提高，绝缘击穿电压远远高于传统工艺的硫酸阳极氧化膜层。

Description

一种6系铝合金表面绝缘氧化的方法
技术领域
本发明属于金属表面处理技术领域，涉及一种6系铝合金表面绝缘氧化的方法。
背景技术
随着″节能环保″成为越来越关注的话题，轻量化也广泛应用到汽车、机械、轨道交通等领域。铝合金因密度小、质量轻，且具有良好的力学性能，成为轻量化首选材料。在电力系统中，为保证系统安全稳定运行，相关铝合金零部件需满足一定电绝缘要求，来防止局部放电导致的局部过热、烧蚀，进而引发电器故障。
铝合金阳极氧化处理是一种电解氧化过程，在铝合金表面生成一层氧化膜，膜层具有一定的防护性、装饰性以及电绝缘性功能特性。普通阳极氧化后的铝合金型材要进行封闭处理，铝合金表面绝缘击穿电压为500V，对于某些绝缘性要求较高的零部件，传统阳极氧化达不到所需要求。
发明内容
有鉴于此，本发明为了解决现有技术处理后的6系铝合金型材表面绝缘效果达不到生产要求的问题，提供一种6系铝合金表面绝缘氧化的方法。
为达到上述目的，本发明提供一种6系铝合金表面绝缘氧化的方法，包括如下步骤：
A、除油：将铝合金型材置于浓度为30～60g/L的SF514除油剂溶液中浸渍2～10min后取出，浸渍温度为30～55℃；
B、碱蚀：将脱脂除油后的铝合金型材置于30～80g/L的强碱溶液中浸渍1～10min，浸渍温度为30～55℃；
C、除灰：将碱洗后的铝合金型材置于浓度为5～30％的强酸溶液中浸渍20～600s进行除灰，浸渍温度为10～30℃；
D、阳极氧化：将除灰后的铝合金型材置于装有浓度为160～220g/L硫酸电解液的电解槽内电解，电流密度为1.3～2.0A/dm2，电解氧化时间为20～50min，电解温度为18～22℃，其中以铝合金型材作为阳极，以铅板作为阴极，使得阳极氧化后铝合金型材表面形成氧化膜；
E、封孔：将阳极氧化后的铝合金型材浸渍在PH值为5.5～6.0的封闭剂混合溶液中封闭处理8～30min，沥干表面水分，其中封闭剂混合溶液中主溶液为1～10g/L的氟化镍、0.1～5g/L的苯磺酸和0.1～5g/L的EDTA二钠，辅溶液为用于调节封闭剂混合溶液PH的冰乙酸与氨水；
F、干燥：将封孔后的铝合金型材在60～75℃环境下干燥3～8h，得到铝合金型材。
进一步，步骤A对铝合金型材除油前对铝合金型材表面进行喷砂处理，喷砂压强为0.25Mpa，砂料粒径为100～200目。
进一步，步骤B中强碱溶液为氢氧化钠溶液。
进一步，步骤C中强酸溶液为硝酸溶液。
进一步，步骤D电解方式为直流-交流电叠加的方法，即向电解液中同时通入直流电和交流电，直流电和交流电的通电时间为15～17s，直流电的电压为10～30V，交流电与直流电的电压比为1.2～1.5，交流电的频率为2～200Hz。
本发明的有益效果在于：
1、本发明所公开的6系铝合金表面绝缘氧化的方法，除油的目的是清除铝型材表面的油脂和灰尘等污染物，使后续碱洗比较均匀，以提高铝型材表面氧化膜的质量。碱蚀的目的是进一步去除铝型材表面的脏物，彻底去除表面的自然氧化膜，显露出纯净的基体，为后续生成均匀阳极氧化膜打下良好基础。除灰目的是去除碱蚀后附着在铝合金表面的灰黑色挂灰，以防止污染氧化槽液，也使阳极氧化后获得外表干净的氧化膜。通过除油、碱蚀和除灰这三个工序的配合，能够使得阳极氧化前的铝合金型材表面达到阳极氧化要求，便于后续阳极氧化和封孔。
2、本发明所公开的6系铝合金表面绝缘氧化的方法，通过对阳极氧化过程中电流密度、电解氧化时间以及电解温度的严格控制，能够使得阳极氧化后的铝合金型材表面形成特定的阳极氧化膜。
3、本发明所公开的6系铝合金表面绝缘氧化的方法，采用1～10g/L的氟化镍、0.1～5g/L的苯磺酸和0.1～5g/L的EDTA二钠作为封闭剂主溶液，并且采用冰乙酸与氨水调整封闭剂的PH值，使得整个封闭剂混合溶液处于弱酸状态，氧化后铝合金浸泡在该封闭剂混合溶液，封闭时间8-30min，pH值5.5-6.0，封闭后的铝合金型材氧化膜层的电绝缘性得到了很大的提高，绝缘击穿电压远远高于传统工艺的硫酸阳极氧化膜层。其主要工作原理为：苯磺酸、EDTA二钠与氟化镍反应，反应在氧化膜外边面及整个内孔壁进行，其主要产物为勃姆体，氢氧化镍和其他有机物质，而反应主要在氧化膜微孔的外层区域发生，逐渐将外层区域封闭阻塞了扩塞途径，使其表面完全封闭，增强封闭后铝合金型材表面膜层的绝缘性能。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
一种6系铝合金表面绝缘氧化的方法。
为达到上述目的，本发明提供一种6系铝合金表面绝缘氧化的方法，包括如下步骤：
A、除油：将铝合金型材置于浓度为30～60g/L的SF514除油剂溶液中浸渍2～3min后取出，浸渍温度为40～50℃；
B、碱蚀：将脱脂除油后的铝合金型材置于40～60g/L的氢氧化钠溶液中浸渍3min，浸渍温度为45℃；
C、除灰：将碱洗后的铝合金型材置于浓度为20％的硝酸溶液中浸渍120s进行除灰，浸渍温度为20℃；
D、阳极氧化：将除灰后的铝合金型材置于装有浓度为160～220g/L硫酸电解液的电解槽内电解，电流密度为1.3A/dm2，电解氧化时间为20～50min，电解温度为18℃，其中以铝合金型材作为阳极，以铅板作为阴极，使得阳极氧化后铝合金型材表面形成氧化膜，氧化膜厚为15μm；
E、封孔：将阳极氧化后的铝合金型材浸渍在PH值为5.5～6.0的封闭剂混合溶液中封闭处理20min，溶液温度20～30℃，沥干表面水分，其中封闭剂混合溶液中主溶液为1～10g/L的氟化镍、0.1～5g/L的苯磺酸和0.1～5g/L的EDTA二钠，辅溶液为用于调节封闭剂混合溶液PH的冰乙酸与氨水；
F、干燥：将封孔后的铝合金型材在60～75℃环境下干燥3～8h，得到铝合金型材。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，步骤D中电流密度为1.5A/dm2。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，步骤D中电流密度为0.6A/dm2。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，步骤D中电流密度为0.9A/dm2。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于，步骤D中电流密度为2.4A/dm2。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于，步骤E封闭剂混合溶液中主溶液为10～40ml/L的无镍封闭剂ES-1溶液，温度为85～95℃，pH值为5.5～6，封闭时间为30min，辅溶液为用于调节封闭剂混合溶液PH的冰乙酸与氨水。
对比例5
对比例5与实施例1的区别在于，步骤E封闭剂混合溶液中主溶液为4～5g/L的醋酸镍溶液，温度大于95℃，pH值为5.5～6，封闭时间为30min，辅溶液为用于调节封闭剂混合溶液PH的冰乙酸与氨水。
表一为实施例1～2和对比例1～5表面处理后铝合金型材的氧化膜厚度和1000V电压下的绝缘电阻阻值
表一
膜厚(μm) 绝缘电阻(MΩ)
实施例1 15 ∞
实施例2 15 ∞
对比例1 15 0
对比例2 15 150
对比例3 15 180
对比例4 15 0
对比例5 15 120
从表一得知，实施例1与对比例1、2、3对比可知，其他步骤不变，改变氧化参数，绝缘电阻阻值相差很大。氧化参数对整个技术工艺影响非常大。
实施例2与对比例4、5对比可知，氧化后改变封闭剂，对绝缘电阻阻值影响很大，对比例4绝缘电阻为0，瞬间被击穿。封闭剂中镍离子有着重要作用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种6系铝合金表面绝缘氧化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、除油：将铝合金型材置于浓度为30～60g/L的SF514除油剂溶液中浸渍2～10min后取出，浸渍温度为30～55℃；
B、碱蚀：将脱脂除油后的铝合金型材置于30～80g/L的强碱溶液中浸渍1～10min，浸渍温度为30～55℃；
C、除灰：将碱洗后的铝合金型材置于浓度为5～30％的强酸溶液中浸渍20～600s进行除灰，浸渍温度为10～30℃；
D、阳极氧化：将除灰后的铝合金型材置于装有浓度为160～220g/L硫酸电解液的电解槽内电解，电流密度为1.3～2.0A/dm2，电解氧化时间为20～50min，电解温度为18～22℃，其中以铝合金型材作为阳极，以铅板作为阴极，使得阳极氧化后铝合金型材表面形成氧化膜；
E、封孔：将阳极氧化后的铝合金型材浸渍在PH值为5.5～6.0的封闭剂混合溶液中封闭处理8～30min，沥干表面水分，其中封闭剂混合溶液中主溶液为1～10g/L的氟化镍、0.1～5g/L的苯磺酸和0.1～5g/L的EDTA二钠，辅溶液为用于调节封闭剂混合溶液PH的冰乙酸与氨水；
F、干燥：将封孔后的铝合金型材在60～75℃环境下干燥3～8h，得到铝合金型材。
2.如权利要求1所述6系铝合金表面绝缘氧化的方法，其特征在于，步骤A对铝合金型材除油前对铝合金型材表面进行喷砂处理，喷砂压强为0.25Mpa，砂料粒径为100～200目。
3.如权利要求2所述6系铝合金表面绝缘氧化的方法，其特征在于，步骤B中强碱溶液为氢氧化钠溶液。
4.如权利要求3所述6系铝合金表面绝缘氧化的方法，其特征在于，步骤C中强酸溶液为硝酸溶液。
5.如权利要求4所述6系铝合金表面绝缘氧化的方法，其特征在于，步骤D电解方式为直流-交流电叠加的方法，即向电解液中同时通入直流电和交流电，直流电和交流电的通电时间为15～17s，直流电的电压为10～30V，交流电与直流电的电压比为1.2～1.5，交流电的频率为2～200Hz。
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