CN111235617A - 一种汽车铝材的阳极氧化工艺 - Google Patents

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余辉
居文斌
黎伟红
陈再付
应纪利
薛耿铭
陈汝奕
余欣诺
余光飞
余忠核
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Abstract

本发明涉及一种汽车铝材的阳极氧化工艺，其特征在于，包括如下步骤：（1）上料；（2）超声除蜡；（3）超声脱脂；（4）电解抛光；（5）去膜；（6）除灰；（7）阳极氧化；（8）冷封；（9）钝化；（10）热封；（11）烘干；（12）下料检验，在冷封工序与热封工序之间加入钝化工序，实现三道封孔，在其表面生成一种非常致密的、覆盖性良好、牢固吸附在金属表面上的钝化保护膜，通过钝化保护膜层联接冷封层与热封层，提高热封层的结合力，从而在铝基材表面形成三层膜层，极大的提升了铝基材的耐碱性能，又满足对外观高光性的需求。

Description

一种汽车铝材的阳极氧化工艺
技术领域
本发明涉及铝材阳极氧化处理技术领域，具体涉及一种汽车铝材的阳极氧化工艺。
背景技术
随着汽车工业的发展及国际竞争的加剧，客户对铝合金阳极氧化膜的性能要求越来越高，尤其是行李架等铝合金装饰件的外观要求高亮及高耐蚀性，例如：CAPSA、大众、奔驰、上汽、宝马、通用等要求的耐碱性（pH=13 .5）、耐酸性（pH=1）、480小时的中性盐雾试验、二氧化硫五个循环试验、沃尔沃的耐磨且耐碱试验。
传统阳极氧化工艺往往采用“阳极氧化+喷涂/电泳”的方式来解决，上述方式成本高，且合格率不高，无法真正解决铝合金基材上的阳极氧化膜氧化膜耐蚀性问题，国标测试只能达CASS 8H，无法通过耐碱性等测试。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种汽车铝材的阳极氧化工艺 ，使用本发明工艺制备的阳极氧化膜既可以满足外观的高光性，同时也能满足耐碱性(ph＝13 .5下10分钟不变色)。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种汽车铝材的阳极氧化工艺 ，其特征在于，包括如下步骤：（1）上料；（2）超声除蜡；（3）超声脱脂；（4）电解抛光；（5）去膜；（6）除灰；（7）阳极氧化；（8）冷封；（9）钝化；（10）热封；（11）烘干；（12）下料检验。
上述的一种汽车铝材的阳极氧化工艺 ，可进一步设置为：步骤（9）所述的钝化工序是指将铝基材放入浓度为18-24g/L钝化液中，温度保持在25-30°C，浸没 3min后在铝基材表面附着钝化保护膜。
上述的一种汽车铝材的阳极氧化工艺 ，可进一步设置为：步骤（8）所述的冷封工序中，处理温度为25-30°C，处理时间为20min，溶液成分配比为F-:450-850mg/L ，NiF2:3.0-5.0g/L，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤。
上述的一种汽车铝材的阳极氧化工艺 ，可进一步设置为：步骤（10）所述的热封工序中，处理温度为93-98°C，处理时间为25min，溶液成分配为Na2SiO3:50-70g/L，pH值为8.5-9.2，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤。
上述的一种汽车铝材的阳极氧化工艺 ，可进一步设置为：步骤（7）所述的阳极氧化工序的反应方程式为2Al+3H2O=Al2O3+3H2。
上述的一种汽车铝材的阳极氧化工艺 ，可进一步设置为：所述的钝化液是指将钒酸盐、氟锆酸盐、硫酸铝和草酸钠加入到去离子水中，水浴加热，温度55-90℃，不断搅拌，混合均匀后得到混合溶液，在混合溶液中加入植酸和三氯化镧，边加边搅拌；将得到的混合溶液置于室温下，加入水性高分子乳液和交联剂，混合均匀制得。
上述的一种汽车铝材的阳极氧化工艺 ，可进一步设置为：步骤（8）所述的冷封工序的反应方程式为3Al2O3+12H++12F-=2Al3(OH)3F6+3H2O; Al3++3OH-=Al(OH)3 ; Ni2++2OH-=Ni(OH)2。
上述的一种汽车铝材的阳极氧化工艺 ，可进一步设置为：步骤（10）所述的热封工序的反应方程式为M-OH+R-Si-(OH)=M-O-Si-R+H2O;R-SiOH+R-Si-(OH)=R-Si-O-Si-R+H2O。
本发明的有益效果：在冷封工序与热封工序之间加入钝化工序，实现三道封孔，同时钝化液把活泼的铝金属表层变成惰性的表层，从而阻止外界有破坏性的物质与金属表面产生反应，达到延长铝基材生锈时间的目的，并且铝基材在经过钝化处理后，会在其表面生成一种非常致密的、覆盖性良好、牢固吸附在金属表面上的钝化保护膜，可起到延长铝的生锈时间、有效保护金属的目的，使金属更具耐蚀性，通过钝化保护膜层联接冷封层与热封层，提高热封层的结合力，从而在铝基材表面形成三层膜层，极大的提升了铝基材的耐碱性能，又满足对外观高光性的需求。
具体实施方式
实施例1
本实施例采用一种特殊的生产流程顺序，要点在于冷封工序与热封工序之间加入钝化工序，实现三道封孔。
具体步骤是指：（1）上料；（2）超声除蜡；（3）超声脱脂；（4）电解抛光；（5）去膜；（6）除灰；（7）阳极氧化；（8）冷封；（9）钝化；（10）热封；（11）烘干；（12）下料检验。
进一步，步骤（9）所述的钝化工序是指将铝基材放入浓度为20g/L钝化液中，温度保持在27°C，浸没 3min后在铝基材表面附着钝化保护膜。
进一步，步骤（8）所述的冷封工序中，处理温度为28°C，处理时间为20min，溶液成分配比为F-:750mg/L ，NiF2:4.2g/L，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤。
进一步，步骤（10）所述的热封工序中，处理温度为96°C，处理时间为25min，溶液成分配为Na2SiO3:60g/L，pH值为9.1，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤。
进一步，步骤（7）所述的阳极氧化工序的反应方程式为2Al+3H2O=Al2O3+3H2。
进一步，所述的钝化液是指将钒酸盐、氟锆酸盐、硫酸铝和草酸钠加入到去离子水中，水浴加热，温度80℃，不断搅拌，混合均匀后得到混合溶液，在混合溶液中加入植酸和三氯化镧，边加边搅拌；将得到的混合溶液置于室温下，加入水性高分子乳液和交联剂，混合均匀制得。
进一步，步骤（8）所述的冷封工序的反应方程式为3Al2O3+12H++12F-=2Al3(OH)3F6+3H2O; Al3++3OH-=Al(OH)3 ; Ni2++2OH-=Ni(OH)2。
进一步，步骤（10）所述的热封工序的反应方程式为M-OH+R-Si-(OH)=M-O-Si-R+H2O;R-SiOH+R-Si-(OH)=R-Si-O-Si-R+H2O
其中步骤（12）所述的下料检验工序是指将步骤（11）烘干后的铝基材进行耐碱性试验，具体是指：将约一半的测试铝基材浸入PH值为13.5的测试溶液中10分钟，随后用水小心清洗，并干燥，并观察外观有无可视变化，若无基体腐蚀，表面无浸渍线，表面无发雾、白斑，即为合格产品。
其中测试溶液组成：
4.4g Na2HPO4▪12H2O ;
0.3g NaCl；
12.7g NaOH；
用去离子水稀释至1L，配备而成。
实施例2
本实施例采用一种特殊的生产流程顺序，要点在于冷封工序与热封工序之间加入钝化工序，实现三道封孔。
具体步骤是指：（1）上料；（2）超声除蜡；（3）超声脱脂；（4）电解抛光；（5）去膜；（6）除灰；（7）阳极氧化；（8）冷封；（9）钝化；（10）热封；（11）烘干；（12）下料检验。
进一步，步骤（9）所述的钝化工序是指将铝基材放入浓度为24g/L钝化液中，温度保持在28°C，浸没 3min后在铝基材表面附着钝化保护膜。
进一步，步骤（8）所述的冷封工序中，处理温度为27°C，处理时间为20min，溶液成分配比为F-:600mg/L ，NiF2:4.0 g/L，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤。
进一步，步骤（10）所述的热封工序中，处理温度为95°C，处理时间为25min，溶液成分配为Na2SiO3:65g/L，pH值为9.2，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤。
进一步，步骤（7）所述的阳极氧化工序的反应方程式为2Al+3H2O=Al2O3+3H2。
进一步，所述的钝化液是指将钒酸盐、氟锆酸盐、硫酸铝和草酸钠加入到去离子水中，水浴加热，温度70℃，不断搅拌，混合均匀后得到混合溶液，在混合溶液中加入植酸和三氯化镧，边加边搅拌；将得到的混合溶液置于室温下，加入水性高分子乳液和交联剂，混合均匀制得。
进一步，步骤（8）所述的冷封工序的反应方程式为3Al2O3+12H++12F-=2Al3(OH)3F6+3H2O; Al3++3OH-=Al(OH)3 ; Ni2++2OH-=Ni(OH)2。
进一步，步骤（10）所述的热封工序的反应方程式为M-OH+R-Si-(OH)=M-O-Si-R+H2O;R-SiOH+R-Si-(OH)=R-Si-O-Si-R+H2O
其中步骤（12）所述的下料检验工序是指将步骤（11）烘干后的铝基材进行耐碱性试验，具体是指：将约一半的测试铝基材浸入PH值为13.5的测试溶液中10分钟，随后用水小心清洗，并干燥，并观察外观有无可视变化，若无基体腐蚀，表面无浸渍线，表面无发雾、白斑，即为合格产品。
其中测试溶液组成：
4.4g Na2HPO4▪12H2O ;
0.3g NaCl；
12.7g NaOH；
用去离子水稀释至1L，配备而成。

Claims (8)

1.一种汽车铝材的阳极氧化工艺 ，其特征在于，包括如下步骤：（1）上料；（2）超声除蜡；（3）超声脱脂；（4）电解抛光；（5）去膜；（6）除灰；（7）阳极氧化；（8）冷封；（9）钝化；（10）热封；（11）烘干；（12）下料检验。
2.根据权利要求1所述的一种汽车铝材的阳极氧化工艺 ，其特征在于：步骤（9）所述的钝化工序是指将铝基材放入浓度为18-24g/L钝化液中，温度保持在25-30°C，浸没 3min后在铝基材表面附着钝化保护膜。
3.根据权利要求1所述的一种汽车铝材的阳极氧化工艺 ，其特征在于：步骤（8）所述的冷封工序中，处理温度为25-30°C，处理时间为20min，溶液成分配比为F-:450-850mg/L ，NiF2:3.0-5.0g/L，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤。
4.根据权利要求1所述的一种汽车铝材的阳极氧化工艺 ，其特征在于：步骤（10）所述的热封工序中，处理温度为93-98°C，处理时间为25min，溶液成分配为Na2SiO3:50-70g/L，pH值为8.5-9.2，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤。
5.根据权利要求1所述的一种汽车铝材的阳极氧化工艺 ，其特征在于：步骤（7）所述的阳极氧化工序的反应方程式为2Al+3H2O=Al2O3+3H2。
6.根据权利要求2所述的一种汽车铝材的阳极氧化工艺 ，其特征在于：所述的钝化液是指将钒酸盐、氟锆酸盐、硫酸铝和草酸钠加入到去离子水中，水浴加热，温度55-90℃，不断搅拌，混合均匀后得到混合溶液，在混合溶液中加入植酸和三氯化镧，边加边搅拌；将得到的混合溶液置于室温下，加入水性高分子乳液和交联剂，混合均匀制得。
7.根据权利要求3所述的一种汽车铝材的阳极氧化工艺 ，其特征在于：步骤（8）所述的冷封工序的反应方程式为3Al2O3+12H++12F-=2Al3(OH)3F6+3H2O; Al3++3OH-=Al(OH)3 ; Ni2++2OH-=Ni(OH)2。
8.根据权利要求4所述的一种汽车铝材的阳极氧化工艺 ，其特征在于：步骤（10）所述的热封工序的反应方程式为M-OH+R-Si-(OH)=M-O-Si-R+H2O;R-SiOH+R-Si-(OH)=R-Si-O-Si-R+H2O。
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