CN110983399A

CN110983399A - 金属制品及金属制品的制备方法

Info

Publication number: CN110983399A
Application number: CN201911206781.9A
Authority: CN
Inventors: 韩家伟; 王政权; 周浩
Original assignee: Shenzhen Yuzhan Precision Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Yuzhan Precision Technology Co ltd
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2020-04-10

Abstract

一种金属制品，包括：金属基体；陶瓷层，位于所述金属基体的表面，且具有孔；及金属化合物颗粒，填充于所述孔；所述金属化合物颗粒的材料包含金属氢氧化物。本发明还提出一种金属制品的制备方法。

Description

金属制品及金属制品的制备方法

技术领域

本发明涉及金属材料领域，特别是一种金属制品及金属制品的制备方法。

背景技术

现有技术中铝及其合金的微弧氧化方法制得金属制品，往往关注提升硬度、耐磨耗性及致密性等物理性质，并未考虑制得低色偏、外观性能优异的微弧氧化金属制品，而且通过常规微弧氧化生成的金属制品，外观一般都是白中带灰、带黄等颜色，外观不颜色不纯。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种金属制品及金属制品的制备方法。

一种金属制品，包括：

金属基体；

陶瓷层，位于所述金属基体的表面，且具有孔；及

金属化合物颗粒，填充于所述孔；

所述金属化合物颗粒的材料包含金属氢氧化物。

一种金属制品的制备方法，包括：

将金属基体放置于电解液溶液中，所述电解液溶液包含金属氢氧化胶体；

进行第一低电压反应，使所述金属氢氧化胶体反应形成金属化合物颗粒，所述金属化合物颗粒的材料包含金属氢氧化物；

进行高电压反应，对所述金属基体进行微弧氧化，形成陶瓷层，所述陶瓷层位于所述金属基体表面，且具有孔；及

进行第二低电压反应，使所述金属化合物颗粒吸附填充于所述孔中。

上述金属制品及金属制品的制备方法，通过金属化合物颗粒填充孔，使得金属制品表面孔隙率降低，同时通过金属化合物颗粒的填充陶瓷层，使得金属制品表面颜色均匀。

附图说明

图1是现有技术中通过微弧氧化制得的金属制品的500倍电子显微镜放大图。

图2是本发明实施方式提供的金属制品的500倍电子显微镜放大图。

图3是图2所示金属制品的10000倍电子显微镜放大图。

图4是本发明的一实施方式中的金属制品的示意图。

图5是本发明的实施方式中的金属制品的制备方法的流程图。

主要元件符号说明

金属制品	1
		金属基体	2
陶瓷层	3
		金属化合物颗粒	4
孔	5

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。

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“及/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。

本申请提供一种金属制品，包括：金属基体；陶瓷层，位于所述金属基体的表面，且具有孔；及金属化合物颗粒，填充于所述孔；所述金属化合物颗粒的材料包含金属氢氧化物。

本申请还提供一种金属制品的制备方法，包括：将金属基体放置于电解液溶液中，所述电解液溶液包含金属氢氧化胶体；进行第一低电压反应，使所述金属氢氧化胶体反应形成金属化合物颗粒，所述金属化合物颗粒的材料包含金属氢氧化物；进行高电压反应，对所述金属基体进行微弧氧化，形成陶瓷层，所述陶瓷层位于所述金属基体表面，且具有孔；及进行第二低电压反应，使所述金属化合物颗粒吸附填充于所述孔中。

本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

图1为现有技术中通过微弧氧化制得的金属制品的500倍电子显微镜放大图。图2为本申请中金属制品的500倍电子显微镜放大图。图3为本申请中金属制品的10000倍电子显微镜放大图。

请参阅图4，本发明的一实施方式提供一种金属制品1。金属制品1包括金属基体2、位于所述金属基体2表面的陶瓷层3及填充于陶瓷层3上孔5中的金属化合物颗粒4。

所述金属基体2的材料选自镁、镁合金、铝、铝合金、钛、钛合金、不锈钢、碳钢和铁中的至少一种。

一实施例中，所述金属基体2的材料选自铝或铝合金。

所述陶瓷层3上的孔5通过微弧氧化产生。

所述陶瓷层3上孔5的孔径范围为2μm～20μm。实际生产中，需要严格控制孔5的孔径，因孔径会影响金属化合物颗粒4对孔5的填充。当孔径小于2μm时，孔5不利于金属化合物颗粒4的填充，会导致填充不足，而最终导致成品颜色不达标；当孔径大于20μm时，金属化合物颗粒4与孔5的结合不够，导致孔5的大部分空间未被填充，且孔经大于20μm后，即使金属化合物颗粒4对孔5填充完全，孔5还是会对最终制品的颜色影响，导致颜色发灰等问题。

所述金属化合物颗粒4的材料包含金属氢氧化物。金属化合物颗粒4中的金属氢氧化物成分与陶瓷层3产生分子间作用力，提高金属化合物颗粒4与陶瓷层3上的孔5的结合力。

一实施例中，所述金属化合物颗粒4的材料还包含金属氧化物。

一实施例中，金属化合物颗粒4在孔5中的设置不止一层，实现多层填充的效果，可降低陶瓷层3的孔隙率。

所述金属化合物颗粒4中的金属选自镁、钙、锆或钛中的至少一种。

一实施例中，所述金属化合物颗粒4包含氢氧化锆。

一实施例中，所述金属化合物颗粒4还包含氧化锆。

所述金属化合物颗粒4的粒径范围为50nm～300nm。金属化合物颗粒4的粒径低于50nm会导致颗粒团聚，无法达到均匀填充的目的。而当金属化合物颗粒4的粒径高于300nm后，金属化合物颗粒4对孔5的填充度不够，导致陶瓷层3的强度不足，容易掉粉；且当金属化合物颗粒4的粒径超过300nm时，金属化合物颗粒4与孔5的结合力也会减弱。

所述金属化合物颗粒4对所述孔5的填充率范围为30％～50％。当填充率范围低于30％时，孔5的孔隙率过大，表现出金属制品1的颜色不够白；而实际生产中，当填充率范围高于50％时，会造成陶瓷层表面的浮粉过多，反而表现出不够白亮的颜色。

相较于现有技术，本申请的金属制品1，通过金属化合物颗粒4填充孔5，使得金属制品1表面孔隙率降低，同时通过金属化合物颗粒4的填充陶瓷层3，使得金属制品1表面颜色均匀。

请参见图5，本申请的一实施方式还提供一种金属制品的制备方法，包括：

步骤S1，将金属基体放置于电解液溶液中。

具体地，所述电解液溶液为pH调节剂、反应盐及金属氢氧化胶体的混合溶液。

所述pH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠中的至少一种。所述pH调节剂的浓度范围为1g/L～5g/L。所述反应盐选自磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠中的至少一种。所述反应盐的浓度范围为10g/L～20g/L。所述金属氢氧化胶体的材料选自镁盐、钙盐、锆盐或钛盐中的至少一种。所述金属氢氧化胶体的浓度范围为4g/L～8g/L。通过调节pH调节剂的加入量，使所述电解液溶液的pH在11～13。

一实施例中，所述pH调节剂为2g/L的氢氧化钠，反应盐为20g/L的三聚磷酸钠，金属氢氧化胶体为5g/L的柠檬酸锆，调节电解液溶液的pH在12。

以金属基体作为电解的阳极；将阴极体放入电解液中作为电解的阴极。阴极体采用导电无机物。该导电无机物可以是金属或非金属。此处的金属可以是金、银、铜、铝、锌、钨、镁、黄铜、铁、铂、钙、钼、钴、铬、镍、铟、不锈钢和锡等，此处的非金属可以是石墨。为本申请的一个实施例，阴极体采用石墨或不锈钢。

一实施例中，在将金属基体放置于电解液溶液中之前，还包括对所述金属基体进行前处理的步骤：

脱脂，将所述金属基体置于清洗剂中去除表面油污；

碱咬，将去除油污的所述金属基体用强碱溶液清洗去除毛边；及

酸洗，碱咬后的所述金属基体用强酸溶液清洗。

具体地，采用脱脂剂，在温度为50℃～60℃下，反应3min～5min，然后用蒸馏水清洗30s，重复两次；随后，放入浓度为20g/L～40g/L的NaOH溶液中，以NaOH作为碱咬剂，在温度为50℃～60℃下，反应20s～60s，然后用蒸馏水清洗30s，重复两次；最后，放入浓度为20wt％～30wt％的HNO₃溶液中，以HNO₃作为酸洗剂，常温下反应30s～60s，然后用蒸馏水清洗30s，重复两次。

步骤S2，进行第一低电压反应，使所述电解液溶液中金属氢氧化胶体反应形成金属化合物颗粒。

具体地，通过施加直流或交流电压，使电解液溶液中的金属氢氧化胶体通过电化学反应形成金属化合物颗粒。

所述金属化合物颗粒4包含金属氢氧化物及金属氧化物。

因该段反应为电解质的反应，不涉及阳极金属基体的溶液氧化。故反应过程中控制第一低电压反应的电压范围在10V～300V，以确保金属基体不会受影响发生氧化，继而影响成品金属制品的品质。并控制形成的金属化合物颗粒的粒径范围为50nm～300nm。

一实施例中，所述金属氢氧化胶体为柠檬酸锆，形成的金属化合物颗粒为氢氧化锆及氧化锆。

步骤S3，进行高电压反应，对所述金属基体进行微弧氧化，在所述金属基体表面形成陶瓷层，所述陶瓷层具有孔。

具体地，通过施加直流或交流电压进行阳极氧化操作，对金属基体2进行微弧氧化形成陶瓷层3，在所述陶瓷层3上由于微弧击穿形成孔5。

所述陶瓷层3为所述金属基体2表面微弧氧化形成的氧化膜层，其中掺杂有金属氢氧化胶体反应形成的金属氧化物。

因该段反应为金属基体的微弧氧化反应，阴极以氢的还原为主。故反应过程中控制高电压反应的电压范围在300V～480V，以确保金属基体微弧氧化的进行，在金属基体表面形成具有孔的陶瓷层。控制微弧击穿形成的孔5的孔径范围在2μm～20μm。

高电压反应的反应时间决定了生成陶瓷层的厚度，因此反应时间控制在20min～40min。

一实施例中，采用定电流模式，控制高电压反应的反应时间为25min。

上述微弧氧化操作不限于定电流模式，还可采用单段电解、多段电解、电压先大后小或是先小后大的重复循环组合的电解等。电压、操作温度和操作时间可以根据实际情况设置。

步骤S4，进行第二低电压反应，使所述金属化合物颗粒吸附填充于所述孔中，形成金属制品。

具体地，通过施加直流或交流电压，使电解液溶液中的金属化合物颗粒通过电化学反应吸附于孔中。

因该段反应为电解质的反应，不涉及阳极金属基体的溶液氧化。故反应过程中控制第二低电压反应的电压范围在10V～300V，以确保金属基体不会受影响继续发生氧化，继而影响成品金属制品的品质。

形成的金属制品1中，所述金属化合物颗粒4对所述孔5的填充率范围为30％～50％。

一实施例中，形成金属制品的步骤之后，还包括对金属制品进行后处理的步骤，以去除金属制品表面的碱性溶液：

水洗，将金属制品放入清水中进行清洗；及

风干，去除水洗后所述金属制品表面的水分。

具体地，采用超声清洗，进行水洗，常温下清洗30s～60s，重复2次；放入烘箱，在70℃～80℃下进行烘干，5min～10min。

本申请的金属制品的制备方法，通过高电压反应对金属基体进行微弧氧化，在金属基体2的表面上形成陶瓷层，并通过低电压反应，使金属化合物颗粒吸附填充于孔中，形成孔隙率低且颜色均匀，高白度，无色差的陶瓷层。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围。

Claims

1.一种金属制品，包括：

金属基体；

陶瓷层，位于所述金属基体的表面，且具有孔；及

金属化合物颗粒，填充于所述孔；

所述金属化合物颗粒的材料包含金属氢氧化物。

2.如权利要求1所述的金属制品，其中，

所述金属化合物颗粒的材料还包含金属氧化物。

3.如权利要求1所述的金属制品，其中，

所述金属化合物颗粒中的金属选自镁、钙、锆或钛中的至少一种。

4.如权利要求3所述的金属制品，其中，

所述金属化合物颗粒的材料为氢氧化锆。

5.如权利要求1所述的金属制品，其中，

所述孔的孔径范围为2μm～20μm。

6.如权利要求1所述的金属制品，其中，

所述金属化合物颗粒的粒径范围为50nm～300nm。

7.如权利要求1所述的金属制品，其中，

所述金属化合物颗粒对所述孔的填充率范围为30％～50％。

8.如权利要求1所述的金属制品，其中，

所述金属基体的材料选自铝或铝合金。

9.一种金属制品的制备方法，包括：

10.如权利要求9所述的制备方法，其中，

在进行第一低电压反应的步骤中，所述金属化合物颗粒的材料还包含金属氧化物。

11.如权利要求9所述的制备方法，其中，

第一低电压反应的电压范围为10V～300V。

12.如权利要求9所述的制备方法，其中，

高电压反应的电压范围为300V～480V。

13.如权利要求9所述的制备方法，其中，

第二低电压反应的电压范围为10V～300V。