CN110284172A - 铝合金微弧氧化电解液、方法及其产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微弧氧化技术领域，具体是涉及一种制备铝合金深蓝色陶瓷膜的微弧氧化电解液、方法及其产品。该微弧氧化电解液包括：六偏磷酸盐15‑30g/L；氟化钾5‑10g/L；草酸钛钾4‑8g/L；三乙醇胺20‑25ml/L；溶剂为去离子水。本发明的微弧氧化方法包括：(1)配制微弧氧化电解液；(2)设置微弧氧化电源；(3)以铝合金试制片为阳极，不锈钢板为阴极，进行微弧氧化处理；(4)清洗铝合金试制片并烘干。相较于现有技术，本发明的微弧氧化电解液能够对铝合金通电进行微弧氧化，然后在铝合金表面生成一层致密的深蓝色陶瓷膜。本发明的微弧氧化电解液无强酸强碱，对环境危害小；微弧氧化所得到的铝合金深蓝色陶瓷膜硬度高、耐磨性能好、色泽均匀、不易变色、不易脱落。

Description

铝合金微弧氧化电解液、方法及其产品
【技术领域】
本发明涉及微弧氧化技术领域，具体是涉及一种用于制备铝合金深蓝色陶瓷膜的微弧氧化电解液、方法及其产品。
【背景技术】
铝合金性能优良，应用广泛，根据加工需要会对其进行着色处理。
常见的铝合金着色方法包括阳极电解着色法、喷涂着色法、化学染色法等。阳极电解着色法指的是将铝合金置于适当的电解液中作为阳极通电处理，表面会生成厚度为几个至几十个微米的阳极氧化膜；喷涂着色法指的是对铝合金进行喷漆加工；化学染色法指的是化学染色是无机或有机染料吸附在氧化膜微孔的顶部，颜色就是染料本身的颜色。但是，以上这些着色法各自具有工艺复杂，膜层不耐磨，易脱落，变色，抗蚀能力差，硬度较低的缺陷。
微弧氧化又称微等离子体氧化，是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。其具有材料表面硬度高、耐磨性能好、工艺可靠、设备简单、操作方便等特点。
所以，通过对铝合金微弧氧化生成有色陶瓷膜来完成铝合金的着色并克服现有技术中铝合金着色法的种种缺陷成为亟待解决的技术问题。有鉴于此，实有必要开发一种用于铝合金微弧氧化电解液、方法及其产品，以解决上述问题。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提供一种制备铝合金深蓝色陶瓷膜的微弧氧化电解液、方法及其产品。
该微弧氧化电解液包括：
溶剂为去离子水。
较佳的，所述成膜助剂为氟化钾。
较佳的，所述微弧氧化电解液还包括柠檬酸盐，其浓度为5-10g/L。
较佳的，所述微弧氧化电解液为透明无色的。
本发明还包括一种使用所述微弧氧化电解液的微弧氧化方法，该方法包括：
(1)配制微弧氧化电解液；
(2)设置微弧氧化电源；
(3)以铝合金试制片为阳极，不锈钢板为阴极，进行微弧氧化处理；
(4)清洗所述铝合金试制片并烘干。
较佳地，所述微弧氧化电源为30A300V型双向脉冲电源。
较佳地，所述铝合金试制片为铝合金5052。
较佳地，所述铝合金试制片于微弧氧化完成后，其表面形成一层深蓝色的陶瓷膜。
较佳地，所述微弧氧化方法还包括步骤(5)，即对所述铝合金试制片进行盐雾测试、涂层网格切割测试、耐刮性能测试、水解测试、耐防晒霜测试。
本发明还包括一种铝合金产品，其为经过所述微弧氧化电解液处理得到的铝合金产品。
相较于现有技术，本发明的微弧氧化电解液能够对铝合金通电进行微弧氧化，然后在铝合金表面生成一层致密的深蓝色陶瓷膜。本发明的微弧氧化电解液无强酸强碱，对环境危害小；微弧氧化所得到的铝合金深蓝色陶瓷膜硬度高、耐磨性能好、色泽均匀、不易变色、不易脱落；整个微弧氧化过程简易方便，适用于生产线上大批量铝合金工件的微弧氧化陶瓷膜加工。
【具体实施方式】
以下给出使用本发明的微弧氧化电解液进行铝合金微弧氧化陶瓷膜制备的较佳实施例。
选用铝合金5052为材料制成铝合金试制片，铝合金试制片的尺寸为110*70*1.5mm。然后对该试制片进行充分脱脂除油处理，通常是将试制片放入以丙酮及无水乙醇的混合混合清洗剂中超声波清洗5-10分钟。然后放入烤箱中，于120℃温度下，将试制片烘干备用。
配置微弧氧化电解液，本实施例选用10g/L的六偏磷酸钠、6.5g/L的氟化钾、4.5g/L的草酸钛钾、25ml/L的三乙醇胺、10g/L的柠檬酸盐，溶剂为去离子水。以上配制在50℃的条件下进行，待所有药品分别溶解后静置0.5h。最后，将上述所有溶液混合并搅拌均匀，得到无色透明的微弧氧化电解液。
设置微弧氧化电解参数，本实施例选用电流为30A、电压为300V的双向脉冲电源。具体设置电流密度为4A/dm2，占空比为15％，频率为750Hz，起弧电压设置为230V，终止电压设置为350V，微弧氧化时间为7分钟。于电解槽内将铝合金试制片作为阳极，不锈钢板作为阴极，通电后进行微弧氧化处理，得到微弧氧化后的铝合金试制片，其表面生成一层致密且色泽均匀的深蓝色陶瓷膜，经测量其陶瓷膜层的厚度为6um。
用纯水清洗试制片表面残留的微弧氧化电解液，然后将试制片在150℃下烘干60分钟，之后进行相关性能测试，测试项目及结果请参阅下表。
其中，耐刮性能测试选用的是德国仪立信430P型电动划格刀，试样间距d＝1mm，划痕间距为2mm，差额负荷为20N。上述测试过程中，实验用的电动划格刀因负荷原因会在待测物表面留下压痕，只要此处无油漆脱落、无基材损失，即可判定为合格。
其中，耐防晒霜测试具体过程为将于纱布涂上护手霜，放置到待测物表面，一起放入烘箱中，于80℃温度下24h，观察待测物表面是否会残留下手霜油脂痕，无法擦除为不合格，即说明微弧氧化膜层的防油脂性差。
其中，上述实施例中清洗铝合金试制片时，可以使用丙酮与无水乙醇的混合物以及分别单独使用。实验室中多用无水乙醇清洗，而生产线上的批量处理时多用丙酮水溶液清洗。
本发明的微弧氧化电解液配方于相应浓度范围内均能够于铝合金表面形成微弧氧化膜，本实施例仅选取其中一组最佳浓度加以说明。
上述微弧氧化过程中的微弧氧化电学参数还可以设置为电流密度3-5A/dm2，电压为320-370V，频率750Hz，占空比15％，微弧氧化时间为6-10min，最终能得到5-15um的深蓝色致密陶瓷膜。电学参数及氧化时间不同，对成膜厚度具有影响。本实施例仅选取了效果较佳的一组电学参数。
其中，本发明的微弧氧化电解液制得的铝合金深蓝色陶瓷膜色泽均匀、光滑，六偏磷酸钠的浓度大小与陶瓷膜的色泽深浅成正比；六偏磷酸钠与草酸钛钾的比例不同则会影响陶瓷膜色泽的均匀性，此配方中草钛酸钾是着色剂。
其中，上述实施例所用的铝合金5052属于Al-Mg系合金，由于主要合金元素为镁，因而具有良好的成形加工性能、抗蚀性、焊接性，中等强度，多用于制造飞机油箱、油管、以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品、电-器外壳等。
其中，本发明的微弧氧化电解液仅适用于铝合金深蓝色陶瓷膜的生成，其中于铝合金5052的实验效果最佳；本发明不能应用于其他金属的微弧氧化处理。
需要指出的是，本发明不限于上述实施方式，任何熟悉本专业的技术人员基于本发明技术方案对上述实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，都落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于制备铝合金深蓝色陶瓷膜的微弧氧化电解液，其特征在于，以浓度计，包括：
溶剂为去离子水。
2.根据权利要求1所述的微弧氧化电解液，其特征在于，所述成膜助剂为氟化钾。
3.根据权利要求1所述的微弧氧化电解液，其特征在于，所述微弧氧化电解液还包括柠檬酸盐，其浓度为5-10g/L。
4.根据权利要求1所述的微弧氧化电解液，其特征在于，所述微弧氧化电解液为透明无色的。
5.一种使用如权利要求1至4中任意一项所述微弧氧化电解液的微弧氧化方法，其特征在于，其包括：
(1)配制微弧氧化电解液；
(2)设置微弧氧化电源；
(3)以铝合金试制片为阳极，不锈钢板为阴极，进行微弧氧化处理；
(4)清洗所述铝合金试制片并烘干。
6.根据权利要求5所述的微弧氧化方法，其特征在于，所述微弧氧化电源为30A300V型双向脉冲电源。
7.根据权利要求5所述的微弧氧化方法，其特征在于，所述铝合金试制片为铝合金5052。
8.根据权利要求5所述的微弧氧化方法，其特征在于，所述铝合金试制片于微弧氧化完成后，其表面形成一层深蓝色的陶瓷膜。
9.根据权利要求5所述的微弧氧化方法，其特征在于，所述微弧氧化方法还包括步骤(5)，即对所述铝合金试制片进行盐雾测试、涂层网格切割测试、耐刮性能测试、水解测试、耐防晒霜测试。
10.一种铝合金产品，其特征在于，其为经如权利要求1至4中任意一项所述微弧氧化电解液处理得到的铝合金产品。
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