CN111809213A - 一种铝合金硬质阳极氧化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金硬质阳极氧化工艺，包括以下步骤：（1）除油脱脂：将铝合金除油槽的槽液Ⅰ中浸泡进行除油脱脂处理；（2）光化处理：将除油后的铝合金放入光化池的槽液Ⅱ中进行光化处理；（3）活化处理：将光化处理后的铝合金放入活化槽的槽液Ⅲ中进行活化处理；（4）硬质阳极氧化：将活化处理后的铝合金放入硬质阳极氧化槽的槽液Ⅳ中进行硬质阳极氧化，观察电流与电压的变化，当电流降低电压升高时，将铝合金取出放入封闭槽中；（5）封闭处理：将经过硬质阳极氧化处理的铝合金放入封闭槽的槽液Ⅴ中进行封闭处理。通过本发明氧化工艺处理后的铝合金表面氧化膜厚度达到25‑45μm，布氏硬度超过180，延长了铝合金的使用寿命。

Description

一种铝合金硬质阳极氧化工艺
技术领域
本发明属于铝合金表面处理技术领域，尤其涉及一种铝合金硬质阳极氧化工艺。
背景技术
铝合金材料被广泛用于电力，建筑等行业，但由于铝合金的特性导致其如果直接与大气、酸性液体或碱性液体接触会在短时间内发生氧化或其他化学反应，直接影响到铝合金的使用寿命，因此为了防止铝合金铸件表面被氧化腐蚀，国内大多数企业采取对铝合金铸件表面进行有机高聚物喷漆、普通阳极着色氧化、电镀以及化学转化膜等工艺，使得铝合金工件延长使用期限。但喷漆过厚容易导致起皮脱落，过薄又达不到防腐防氧化的效果且表层的硬度比较差，而现有技术中常用到的普通着色氧化的氧化膜一般都在 10µm 以下，化学着色氧化的氧化膜一般都在 3~5µm 之间，电镀得到的氧化膜一般都在 10~15µm之间，这几种方法得到的氧化膜厚度均比较薄，同时表面的布氏硬度一般都在 120 以下也比较差，通过上述工艺只能是短时间内对铝合金工件表面防腐防氧化，并不能长时间延长铝合金产品的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种铝合金硬质阳极氧化工艺，以延长铝合金产品的使用寿命。
本发明的目的是这样实现的：一种铝合金硬质阳极氧化工艺，包括以下步骤：
（1）除油脱脂：将铝合金放入温度为30-50℃的除油槽的槽液Ⅰ中浸泡，当铝合金表面的油污与除油槽的槽液Ⅰ发生反应即槽液Ⅰ沸腾时取出铝合金，并用纱布擦拭其表面，当铝合金表面的油污清除干净后将其放入流动的清水中清洗，确定铝合金表面清洗干净后将其进入光化池进行光化处理；
（2）光化处理：将除油后的铝合金放入光化池的槽液Ⅱ中3-5 秒，然后取出放入流动的清水中清洗产品表面的槽液Ⅱ，清洗结束后将铝合金浸入活化槽中；
（3）活化处理：将光化处理后的铝合金放入活化槽的槽液Ⅲ中3-5 秒，然后放入流动的清水中清洗，清洗完成后用专用挂具将铝合金浸入氧化槽；
（4）硬质阳极氧化：将活化处理后的铝合金放入硬质阳极氧化槽的槽液Ⅳ中，槽液Ⅳ温度为 0-5℃，阳极电流密度为 2-5A/dm2，观察电流与电压的变化，若出现电流降低电压升高的情况则停止氧化，将铝合金取出放入封闭槽进行封闭处理；若出现电流升高电压降低的情况则停止氧化，取出铝合金进行检查；
（5）封闭处理：经过硬质阳极氧化处理的铝合金放入温度为 85-95℃的封闭槽的槽液Ⅴ中20-30 min，然后用压缩空气吹干铝合金表面的水渍。
所述步骤（1）中，除油槽中槽液Ⅰ的配方为纯碱40-50g/L，磷酸钠40-50g/L，水玻璃40-50g/L，氢氧化钠5-10g/L，每升槽液Ⅰ最多处理5000kg铝合金，或根据铝合金表面除油情况确定是否对槽液Ⅰ进行更换。
所述步骤（2）中，光化池中槽液Ⅱ的配方是比重为1.4的硝酸30-50g/L，每处理5000kg铝合金后用过滤纸过滤出槽液Ⅱ中的杂质或通过观察光化处理后铝合金表面情况对槽液Ⅱ进行更换。
所述步骤（3）中，活化槽中的槽液Ⅲ的配方是氢氟酸5-10g/L，每次使用前进行配置，每周用弱碱中和后排放。
所述步骤（4）中，硬质阳极氧化槽的槽液Ⅳ的配方是比重为1.84的硫酸250-280g/L，比重为1.11-1.13的草酸50-80 g/L，每处理5000kg铝合金后用过滤纸对槽液Ⅳ进行清理，或氧化后铝合金表面出现氧化膜厚度不均匀时直接更换槽液Ⅳ。
所述步骤（4）中，阳极电流密度在10min内升至 2-5A/dm2。
所述步骤（5）中，封闭槽槽液Ⅴ为蒸馏水或纯净水，每周更换一次槽液Ⅴ或每处理5000kg铝合金更换一次。
与现有技术相比，本发明产生的有益效果：
1、采用该氧化工艺处理后的铝合金表面氧化膜的厚度达到25-45μm；
2、采用该氧化工艺处理后的铝合金表面的布氏硬度超过180；
3、采用该氧化工艺可以延长铝合金的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种铝合金硬质阳极氧化工艺，包括以下步骤：
（1）除油脱脂：为了清除铝合金在加工过程中残留在铝合金表面的油污，将铝合金放入温度为50℃的除油槽的槽液Ⅰ中浸泡，除油槽中槽液Ⅰ的配方为纯碱40g/L，磷酸钠50g/L，水玻璃40g/L，氢氧化钠5g/L，用温度控制器控制槽液Ⅰ的温度，当铝合金表面的油污与除油槽的槽液Ⅰ发生反应，即槽液Ⅰ沸腾时取出铝合金，并用纱布擦拭其表面，当铝合金表面的油污清除干净后，将其放入流动的清水中清洗，防止残留的除油剂腐蚀铝合金的加工面，确定铝合金表面清洗干净后将其放入光化池进行光化处理；
（2）光化处理：为了中和铝合金表面在除油过程中残留在其表面的除油剂或由于铝合金在喷砂处理后长时间放置而产生的氧化层，将除油后的铝合金放入光化池的槽液Ⅱ中5秒，槽液Ⅱ的配方是比重为1.4的硝酸 30g/L，时间过长容易腐蚀铝合金本体，时间过短不能完全中和残留在铝合金表面的除油剂，取出铝合金放入流动的清水中清洗产品表面酸液，清洗结束后将其浸入活化槽中；
（3）活化处理：为了使铝合金表面的氧化膜与铝合金基体结合的更加致密，将光化处理后的铝合金放入活化槽的槽液Ⅲ中5秒，槽液Ⅲ的配方是氢氟酸8g/L，然后放入流动的清水中清洗，清洗完成后用专用挂具将铝合金产品浸入氧化槽；
（4）硬质阳极氧化：为了在铝合金表面形成一定厚度、高致密度和高强度的氧化层，将活化处理后的铝合金放入硬质阳极氧化槽的槽液Ⅳ中，槽液Ⅳ的配方是比重为1.84的硫酸260g/L，比重为1.11的草酸80g/L，槽液Ⅳ温度为3℃，阳极电流密度为 3A/dm2，观察电流与电压的变化，若出现电流降低电压升高的情况，说明氧化膜的生长速度与溶解速度已处于平衡状态，则停止氧化将铝合金取出放入封闭槽进行封闭处理；若出现电流升高电压降低的情况，说明氧化膜已经击穿，则停止氧化，取出工件进行检查；
（5）封闭处理：刚从氧化槽中取出的铝合金表面的氧化膜是柔软的，为了进一步提高氧化膜的抗腐蚀性和外观色泽的牢固度及耐晒度，氧化后必须对其进行封闭处理才能保证产品的外观经久不变，将经过硬质阳极氧化处理的铝合金放入温度为85℃的槽液Ⅴ中30min，槽液Ⅴ为蒸馏水，然后迅速用压缩空气吹干铝合金表面的水渍，以防在铝合金表面留下水痕。
经检测，本实施例处理后的铝合金表面形成的氧化膜厚度为36µm，布氏硬度超过180。
实施例2
一种铝合金硬质阳极氧化工艺，包括以下步骤：
（1）除油脱脂：为了清除铝合金在加工过程中残留在铝合金表面的油污，将铝合金放入温度为40℃的除油槽的槽液Ⅰ中浸泡，除油槽中槽液Ⅰ的配方为纯碱50g/L，磷酸钠40g/L，水玻璃45g/L，氢氧化钠8g/L，用温度控制器控制槽液Ⅰ的温度，当铝合金表面的油污与除油槽的槽液Ⅰ发生反应，即槽液Ⅰ沸腾时取出铝合金，并用纱布擦拭其表面，当铝合金表面的油污清除干净后，将其放入流动的清水中清洗，防止残留的除油剂腐蚀铝合金的加工面，确定铝合金表面清洗干净后将其进入光化池进行光化处理；
（2）光化处理：为了中和铝合金表面在除油过程中残留在其表面的除油剂或由于铝合金在喷砂处理后长时间放置而产生的氧化层，将除油后的铝合金放入光化池的槽液Ⅱ中3秒，槽液Ⅱ的配方是比重为1.4的硝酸 50g/L，时间过长容易腐蚀铝合金本体，时间过短不能完全中和残留在铝合金表面的除油剂，取出铝合金放入流动的清水中清洗产品表面酸液，清洗结束后将其浸入活化槽中；
（3）活化处理：为了使铝合金表面的氧化膜与铝合金基体结合的更加致密，将光化处理后的铝合金放入活化槽的槽液Ⅲ中3秒，槽液Ⅲ的配方是氢氟酸10g/L，然后放入流动的清水中清洗，清洗完成后用专用挂具将铝合金产品浸入氧化槽；
（4）硬质阳极氧化：为了在铝合金表面形成一定厚度、高致密度和高强度的氧化层，将活化处理后的铝合金放入硬质阳极氧化槽的槽液Ⅳ中，槽液Ⅳ的配方是比重为1.84的硫酸280g/L，比重为1.12的草酸50g/L，槽液Ⅳ温度为0℃，阳极电流密度为 2A/dm2，观察电流与电压的变化，若出现电流降低电压升高的情况，说明氧化膜的生长速度与溶解速度已处于平衡状态，则停止氧化将铝合金取出放入封闭槽进行封闭处理；若出现电流升高电压降低的情况，说明氧化膜已经击穿，则停止氧化，取出工件进行检查；
（5）封闭处理：刚从氧化槽中取出的铝合金表面的氧化膜是柔软的，为了进一步提高氧化膜的抗腐蚀性和外观色泽的牢固度及耐晒度，氧化后必须对其进行封闭处理才能保证产品的外观经久不变，将经过硬质阳极氧化处理的铝合金放入温度为90℃的槽液Ⅴ中25min，槽液Ⅴ为纯净水，然后迅速用压缩空气吹干铝合金表面的水渍，以防在铝合金表面留下水痕。
经检测，本实施例处理后的铝合金表面形成的氧化膜厚度为45µm，布氏硬度超过180。
实施例3
一种铝合金硬质阳极氧化工艺，包括以下步骤：
（1）除油脱脂：为了清除铝合金在加工过程中残留在铝合金表面的油污，将铝合金放入温度为45℃的除油槽的槽液Ⅰ中浸泡，除油槽中槽液Ⅰ的配方为纯碱45g/L，磷酸钠45g/L，水玻璃50g/L，氢氧化钠10g/L，用温度控制器控制槽液Ⅰ的温度，当铝合金表面的油污与除油槽的槽液Ⅰ发生反应，即槽液Ⅰ沸腾时取出铝合金，并用纱布擦拭其表面，当铝合金表面的油污清除干净后，将其放入流动的清水中清洗，防止残留的除油剂腐蚀铝合金的加工面，确定铝合金表面清洗干净后将其进入光化池进行光化处理；
（2）光化处理：为了中和铝合金表面在除油过程中残留在其表面的除油剂或由于铝合金在喷砂处理后长时间放置而产生的氧化层，将除油后的铝合金放入光化池的槽液Ⅱ中4秒，槽液Ⅱ的配方是比重为1.4的硝酸 40g/L，时间过长容易腐蚀铝合金本体，时间过短不能完全中和残留在铝合金表面的除油剂，取出铝合金放入流动的清水中清洗产品表面酸液，清洗结束后将其浸入活化槽中；
（3）活化处理：为了使铝合金表面的氧化膜与铝合金基体结合的更加致密，将光化处理后的铝合金放入活化槽的槽液Ⅲ中4秒，槽液Ⅲ的配方是氢氟酸5g/L，然后放入流动的清水中清洗，清洗完成后用专用挂具将铝合金产品浸入氧化槽；
（4）硬质阳极氧化：为了在铝合金表面形成一定厚度、高致密度和高强度的氧化层，将活化处理后的铝合金放入硬质阳极氧化槽的槽液Ⅳ中，槽液Ⅳ的配方是比重为1.84的硫酸250g/L，比重为1.13的草酸65g/L，槽液Ⅳ温度为5℃，阳极电流密度为 5A/dm2，观察电流与电压的变化，若出现电流降低电压升高的情况，说明氧化膜的生长速度与溶解速度已处于平衡状态，则停止氧化将铝合金取出放入封闭槽进行封闭处理；若出现电流升高电压降低的情况，说明氧化膜已经击穿，则停止氧化，取出工件进行检查；
（5）封闭处理：刚从氧化槽中取出的铝合金表面的氧化膜是柔软的，为了进一步提高氧化膜的抗腐蚀性和外观色泽的牢固度及耐晒度，氧化后必须对其进行封闭处理才能保证产品的外观经久不变，将经过硬质阳极氧化处理的铝合金放入温度为95℃的槽液Ⅴ中20min，槽液Ⅴ为纯净水，然后迅速用压缩空气吹干铝合金表面的水渍，以防在铝合金表面留下水痕。
经检测，本实施例处理后的铝合金表面形成的氧化膜厚度为25µm，布氏硬度超过180。

Claims (10)

1.一种铝合金硬质阳极氧化工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)除油脱脂：将铝合金放入温度为30-50℃的除油槽的槽液Ⅰ中浸泡，当铝合金表面的油污与除油槽的槽液Ⅰ发生反应，即槽液Ⅰ沸腾时取出铝合金，并用纱布擦拭其表面，当铝合金表面的油污清除干净后，将其放入流动的清水中清洗至铝合金表面清洗干净；
(2)光化处理：将除油后的铝合金放入光化池的槽液Ⅱ中3-5秒，然后取出放入流动的清水中清洗产品表面的槽液Ⅱ；
(3)活化处理：将光化处理后的铝合金放入活化槽的槽液Ⅲ中3-5秒，然后放入流动的清水中清洗；
(4)硬质阳极氧化：将活化处理后的铝合金放入硬质阳极氧化槽的槽液Ⅳ中，槽液Ⅳ温度为0-5℃，阳极电流密度为2-5A/dm2，观察电流与电压的变化，当电流降低电压升高时，将铝合金取出放入封闭槽进行封闭处理；
(5)封闭处理：将经过硬质阳极氧化处理的铝合金放入温度为85-95℃的封闭槽的槽液Ⅴ中20-30min，然后用压缩空气吹干铝合金表面的水渍。
2.如权利要求1所述的铝合金硬质阳极氧化工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，除油槽中槽液Ⅰ的配方为纯碱40-50g/L，磷酸钠40-50g/L，水玻璃40-50g/L，氢氧化钠5-10g/L，每升槽液Ⅰ最多处理5000kg铝合金。
3.如权利要求1所述的铝合金硬质阳极氧化工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，光化池中槽液Ⅱ的配方是比重为1.4的硝酸30-50g/L，每处理5000kg铝合金后用过滤纸过滤出槽液Ⅱ中的杂质。
4.如权利要求1所述的铝合金硬质阳极氧化工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，活化槽中的槽液Ⅲ的配方是氢氟酸5-10g/L。
5.如权利要求1所述的铝合金硬质阳极氧化工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，活化槽中的槽液Ⅲ在每次使用前进行配置，每周用弱碱中和后排放。
6.如权利要求1所述的铝合金硬质阳极氧化工艺，其特征在于，所述步骤(4)中，硬质阳极氧化槽的槽液Ⅳ的配方是比重为1.84的硫酸250-280g/L，比重为1.11-1.13的草酸50-80g/L。
7.如权利要求6所述的铝合金硬质阳极氧化工艺，其特征在于，所述步骤(4)中，每处理5000kg铝合金后用过滤纸对槽液Ⅳ进行清理，或氧化后铝合金表面出现氧化膜厚度不均匀时直接更换槽液Ⅳ。
8.如权利要求1所述的铝合金硬质阳极氧化工艺，其特征在于，所述步骤(4)中，阳极电流密度在10min内升至2-5A/dm2。
9.如权利要求1所述的铝合金硬质阳极氧化工艺，其特征在于，所述步骤(5)中，封闭槽的槽液Ⅴ为蒸馏水或纯净水。
10.如权利要求9所述的铝合金硬质阳极氧化工艺，其特征在于，所述步骤(5)中，每周更换一次槽液Ⅴ或每处理5000kg铝合金更换一次。
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