CN112210807B - 一种导视装置表面二次微弧氧化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导视装置表面二次微弧氧化处理方法，分别对导视装置中的铝合金导视牌和铝合金导视板进行二次微弧氧化处理，具体为：采用丝网印刷水性无机高温胶，密封于预处理后的导视牌表面需要处理的荧光膜层部位，常温固化，再多次印制；对荧光膜层部位密封好的导视牌进行第一次微弧氧化，在导视牌表面原位生长一层均匀的陶瓷膜，采用喷漆工艺着色印刷，得第一次微弧氧化处理后的导视牌，将其表面丝网印刷的水性无机高温胶去除，使铝合金裸露；对铝合金裸露的导视牌进行第二次微弧氧化，在导视牌上裸露的铝合金表面原位生长荧光陶瓷膜，为行人、车辆在夜间安全出行提供荧光导视服务，且膜层主要成分为Al2O3，使其表面更加耐磨和耐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及交通设备领域，具体涉及一种导视装置表面二次微弧氧化处理方法。
背景技术
导视牌是起到导视作用的指示牌。随着城市的发展与建设，导视牌的应用也愈加广泛，公交车站、十字路口、学校和景区等公共场所均可见到。但是传统的导视牌功能单一，指示方向不够醒目；且主要原材料是不锈钢，表面经过喷漆后在苛刻复杂的户外环境中，导视牌表面易发生磨损和腐蚀，使用寿命大大降低。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种导视装置表面二次微弧氧化处理方法，导视装置中的导视牌和导视板分别选用压铸铝合金材质，利用二次微弧氧化技术在铝合金表面原位生长一层荧光陶瓷膜，为行人、车辆在夜间安全出行提供荧光导视服务，解决了道路盲区光线阴暗而导致的事故频繁发生等问题，提升了公众安全畅行的体验，荧光导视牌和荧光导视板无需电源系统，节能且便利；微弧氧化处理后的导视牌和导视板的膜层主要成分为Al2O3，使其表面更加耐磨和耐蚀，提高了使用寿命，具有广泛的应用前景。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种导视装置表面二次微弧氧化处理方法，所述导视装置包括底座；所述底座上固定有导视柱，所述导视柱从下往上分别固定有导视牌和导视板；其中，所述导视牌和导视板分别为铝合金导视牌和铝合金导视板，分别对所述铝合金导视牌和所述铝合金导视板进行二次微弧氧化处理，具体对所述铝合金导视牌进行二次微弧氧化处理的方法包括以下步骤：
步骤1，对所述铝合金导视牌进行预处理，得预处理后的导视牌；
步骤2，采用丝网印刷水性无机高温胶，密封于预处理后的导视牌表面需要处理的荧光膜层部位，常温固化，再多次印制，得荧光膜层部位密封好的导视牌；
步骤3，第一次微弧氧化：配制第一次电解液，备用；
将所述荧光膜层部位密封好的导视牌与电源阳极相连，不锈钢板与电源阴极相连，置于所述第一次电解液中进行第一次微弧氧化，在导视牌表面原位生长一层均匀的陶瓷膜，最后采用喷漆工艺着色印刷，得第一次微弧氧化处理后的导视牌；
步骤4，将所述第一次微弧氧化处理后的导视牌表面丝网印刷的水性无机高温胶去除，使该处铝合金裸露，得铝合金裸露的导视牌；
步骤5，第二次微弧氧化：配制第二次电解液，备用；其中，所述第二次电解液中含有荧光粉；
将所述铝合金裸露的导视牌与电源阳极相连，不锈钢板与电源阴极相连，置于所述第二次电解液进行第二次微弧氧化，从而在导视牌上裸露的铝合金表面原位生长荧光陶瓷膜，完成对所述铝合金导视牌的二次微弧氧化处理；
对所述铝合金导视板进行二次微弧氧化处理的方法同对所述铝合金导视牌的处理，使导视板的背景颜色和字体颜色不同，同时使导视板具有荧光效果。
优选的，步骤1中，所述预处理的方法为：首先对铝合金导视牌表面喷砂去除表面氧化物和杂质，然后将铝合金导视牌放入碱性除油液中清洗，再用清水冲洗并烘干待用。
进一步优选的，步骤1中，所述碱性除油液的清洗时间为3-6min；所述清水冲洗的时间为10-15min。
进一步优选的，步骤1中，所述碱性除油液中包含焦磷酸钠、无水偏硅酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、乙二胺四乙酸和水。
进一步优选的，步骤1中，所述碱性除油液中焦磷酸钠的浓度为15-20g/L、无水偏硅酸钠的浓度为15-30g/L、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠的浓度为5-10g/L、乙二胺四乙酸的浓度为10-15g/L，余量为水。
优选的，步骤2中，所述水性无机高温胶为ZS-1071耐高温无机胶。
优选的，步骤2中，所述荧光膜层部位为导视牌上的字体、花纹、图案。
优选的，步骤2中，所述常温固化的时间为30min；所述印制的次数为2-3次。
优选的，步骤3中，所述第一次电解液的配制方法为：
在1L去离子水中均匀溶解四聚偏磷酸5-10g、聚偏磷酸钾6-10g、四硼酸钠3-5g，并用碳酸氢三钠调节溶液pH为8-10，即得。
优选的，步骤3中，所述第一次微弧氧化的电源为直流脉冲电源，脉冲频率为400-700Hz，占空比为15％-40％，电压为420-490V；所述荧光膜层部位密封好的导视牌与不锈钢板之间距离为13-28cm。
优选的，步骤3和步骤5中，所述第一次电解液和第二次电解液的温度分别为35-52℃；所述第一次微弧氧化和第二次微弧氧化的时间分别为23-37min。
优选的，步骤5中，所述第二次电解液的配制方法为：
在1L去离子水中均匀溶解焦磷酸二氢二钠4-8g、磷酸氢钙5-8g、乙二胺四乙酸6-10g、纳米磷酸锂粉末13-18g，并用碳酸氢三钠调节溶液pH为7-9，即得。
优选的，步骤5中，所述第二次微弧氧化的电源为直流脉冲电源，脉冲频率为400-700Hz，占空比为15％-40％；所述第二次微弧氧化的电压比所述第一次微弧氧化的电压低25-50V；所述铝合金裸露的导视牌与不锈钢板之间距离为13-28cm。
进一步优选的，所述第一次微弧氧化的电压为475V，第二次微弧氧化的电压为450V。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的导视装置结构中采用导视套连接导视柱与导视板，衔接紧密，方向根据实际地形指向随意调节，灵活变化，层次分明且形象直观。
(2)本发明的导视装置经两次微弧氧化处理优势在于：在白昼，第一次微弧氧化处理后导视牌的颜色为灰白色，经喷漆工艺着色后导视牌具有所喷漆的颜色，与第二次微弧氧化灰白色涂层颜色(字体颜色)形成鲜明对比，导视更为清晰，且耐蚀性能显著改善。在夜间，第二次微弧氧化处理形成的荧光陶瓷膜荧光效果显著，为行人、车辆夜间安全出行提供荧光导视服务，解决了道路盲区光线阴暗而导致的事故频繁发生等问题，提升了公众安全畅行的体验。
(3)本发明的导视装置经两次微弧氧化处理后，在严苛复杂的室外条件下，相较于传统导视牌而言，涂层膜基结合力强，表面光滑，且能更好地兼顾耐腐蚀性能和耐磨性能，服役寿命更长。
(4)本发明的压铸铝合金导视牌经第一次微弧氧化处理后，表面原位生成的陶瓷膜，孔洞大小分布均匀，有利于喷漆着色工艺涂料的浸透，在长期户外服役过程中不易褪色、脱落等现象的发生。
(5)本发明微弧氧化过程中采用的电解液绿色环保、不含有重金属污染离子，适应了绿色可持续发展的需求，且对压铸铝合金导视牌大小、形状无特殊要求，具有普遍适用性。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明的导视装置的结构示意图；
图2为图1中导视牌与导视柱的连接示意图；
图3为本发明采用的微弧氧化处理示意图；
图4为铝合金基体微弧氧化处理前后的示意图；其中，图(a)为铝合金基体的示意图；图(b)为铝合金基体第一次微弧氧化处理后的示意图；
图5为铝合金微弧氧化膜的SEM图；其中，图(a)为传统的硅酸盐电解液；图(b)为本发明的磷酸盐电解液；
图6为铝合金基体微弧氧化前后的电化学极化曲线图；其中，图(a)为铝合金基体第二次微弧氧化后的电化学极化曲线图；图(b)为铝合金基体的电化学极化曲线图。
以上图1-3中：1底座；2导视柱；3导视套；4导视牌；5导视板；6电源；7电解液；8不锈钢板。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
实施例1
一种导视装置表面二次微弧氧化处理方法，其中，参考图1-2，导视装置中的导视牌4和导视板5原材料为压铸铝合金，经过机械加工后分别制成导视牌零件和导视板零件，各零件表面经过微弧氧化处理后，最后组装成导视装置，具体包括底座1；所述底座1上通过螺钉固定有导视柱2，所述导视柱2的中部通过导视套3和螺钉固定有导视牌4；导视柱2的顶部通过导视套3和螺钉固定有导视板5。其中，导视柱2用于支撑导视牌4和导视板5。导视板5用于标识地名和方向，且朝向可以自行调节；导视板5根据实际需求数量增加，只需与导视柱2通过导视套3固定即可。导视牌4的周围附上图案，可公布地域特色等信息，突出街区文化特色。其中，所述导视牌4和导视板5分别为铝合金导视牌和铝合金导视板。具体对铝合金导视牌进行二次微弧氧化处理的方法包括以下步骤：
步骤1，预处理：对压铸铝合金导视牌表面喷砂去除表面氧化物和杂质，以获得光滑、干净的表面；然后将铝合金导视牌放入碱性除油液中清洗6min，随后用清水冲洗10min并烘干待用，得预处理后的导视牌。
其中，碱性除油液为在去离子水中均匀溶解焦磷酸钠、无水偏硅酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、乙二胺四乙酸(EDTA)以获得碱性除油液；其中焦磷酸钠的浓度为16g/L、无水偏硅酸钠的浓度为17g/L、EDTA的浓度为12g/L、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠的浓度为8g/L。
步骤2，采用丝网印刷水性无机高温胶，密封于预处理后的导视牌表面需要处理的荧光膜层部位，如字体、花纹、图案等；常温固化30min后，再反复印制3次，获得荧光膜层部位密封好的导视牌，以备第一次微弧氧化处理。
具体的，水性无机高温胶采用ZS-1071耐高温无机胶，产品不含有机成分，绿色环保，且对金属基体无腐蚀性，在高温环境中保持良好的粘结性能。
步骤3，第一次微弧氧化
配制第一次电解液：在1L去离子水中均匀溶解四聚偏磷酸、聚偏磷酸钾和四硼酸钠，并用碳酸氢三钠调节溶液pH为10，即得；其中，四聚偏磷酸的浓度为7g/L、聚偏磷酸钾的浓度为8g/L、四硼酸钠的浓度为3g/L。
参考图3，将荧光膜层部位密封好的导视牌4与电源6阳极相连，不锈钢板8与电源6阴极相连，并置于温度为40℃的第一次电解液7中进行第一次微弧氧化28min，从而在导视牌的表面原位生长一层均匀的陶瓷膜，最后采用喷漆工艺着色印刷，得第一次微弧氧化处理后的导视牌。其中，第一次微弧氧化的电源为直流脉冲电源，脉冲频率为610Hz，占空比为27％，电压为475V；荧光膜层部位密封好的导视牌与不锈钢板之间距离为23cm。
步骤4，将经过第一次微弧氧化处理后的导视牌表面丝网印刷的水性无机高温胶去除，使该处铝合金裸露，得铝合金裸露的导视牌，待第二次微弧氧化处理。
步骤5，第二次微弧氧化
配制第二次电解液：在1L去离子水中均匀溶解焦磷酸二氢二钠、磷酸氢钙、乙二胺四乙酸和纳米磷酸锂粉末，并用碳酸氢三钠调节溶液pH为9，即得；其中，焦磷酸二氢二钠的浓度为6g/L、磷酸氢钙的浓度为7g/L、乙二胺四乙酸的浓度为8g/L、纳米磷酸锂粉末的浓度为16g/L。
参考图3，将铝合金裸露的导视牌4与电源6阳极相连，不锈钢板8与电源6阴极相连，置于第二次电解液7中进行第二次微弧氧化处理，从而在导视牌上裸露的铝合金表面原位生长荧光陶瓷膜。其中，第二次微弧氧化处理的参数同第一次微弧氧化处理，区别在于第二次微弧氧化的电压为450V。
具体的，在配制第二次电解液时，为防止纳米磷酸锂荧光粉发生团聚沉淀现象，用超声波振动10-30min，使其均匀分散。
实施例2
一种导视装置表面二次微弧氧化处理方法，对导视装置的铝合金导视牌进行二次微弧氧化处理的方法包括以下步骤：
步骤1，预处理：对压铸铝合金导视牌表面喷砂去除表面氧化物和杂质，以获得光滑、干净的表面；然后将铝合金导视牌放入碱性除油液中清洗4.5min，随后用清水冲洗12.5min并烘干待用，得预处理后的导视牌。
其中，碱性除油液为在去离子水中均匀溶解焦磷酸钠、无水偏硅酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、乙二胺四乙酸(EDTA)以获得碱性除油液；其中焦磷酸钠的浓度为20g/L、无水偏硅酸钠的浓度为15g/L、EDTA的浓度为15g/L、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠的浓度为10g/L。
步骤2，采用丝网印刷水性无机高温胶，密封于预处理后的导视牌表面需要处理的荧光膜层部位，如字体、花纹、图案等；常温固化30min后，再反复印制2次，获得荧光膜层部位密封好的导视牌，以备第一次微弧氧化处理。
步骤3，第一次微弧氧化
配制第一次电解液：在1L去离子水中均匀溶解四聚偏磷酸、聚偏磷酸钾和四硼酸钠，并用碳酸氢三钠调节溶液pH为9，即得；其中，四聚偏磷酸的浓度为10g/L、聚偏磷酸钾的浓度为6g/L、四硼酸钠的浓度为5g/L。
参考图3，将荧光膜层部位密封好的导视牌4与电源6阳极相连，不锈钢板8与电源6阴极相连，并置于温度为35℃的第一次电解液7中进行第一次微弧氧化32min，从而在导视牌的表面原位生长一层均匀的陶瓷膜，最后采用喷漆工艺着色印刷，得第一次微弧氧化处理后的导视牌。其中，第一次微弧氧化的电源为直流脉冲电源，脉冲频率为550Hz，占空比为35％，电压为480V；导视牌与不锈钢板之间距离为28cm。
步骤4，将经过第一次微弧氧化处理后的导视牌表面丝网印刷的水性无机高温胶去除，使该处铝合金裸露，得铝合金裸露的导视牌，待第二次微弧氧化处理。
步骤5，第二次微弧氧化
配制第二次电解液：在1L去离子水中均匀溶解焦磷酸二氢二钠、磷酸氢钙、乙二胺四乙酸和纳米磷酸锂粉末，并用碳酸氢三钠调节溶液pH为9，即得；其中，焦磷酸二氢二钠的浓度为4g/L、磷酸氢钙的浓度为8g/L、乙二胺四乙酸的浓度为6g/L、纳米磷酸锂粉末的浓度为18g/L。
参考图3，将铝合金裸露的导视牌4与电源6阳极相连，不锈钢板8与电源6阴极相连，置于第二次电解液7中进行第二次微弧氧化处理，从而在导视牌上裸露的铝合金表面原位生长荧光陶瓷膜。其中，第二次微弧氧化处理的参数同第一次微弧氧化处理，区别在于第二次微弧氧化的电压为450V。
以上实施例中，对铝合金导视板进行二次微弧氧化处理的方法同对铝合金导视牌的处理，使导视板的背景颜色和字体颜色不同，同时使导视板具有荧光效果。第二次微弧氧化的电压要比第一次微弧氧化的电压低，因为第一次微弧氧化后在导视牌表面已经原位生长陶瓷膜，第二次微弧氧化的电压如果高于第一次微弧氧化电压，会使已经原位生长的陶瓷膜被击穿；因此第二次微弧氧化的电压要比第一次微弧氧化的电压低，才能保证陶瓷膜不发生击穿，且电压越高，生长的陶瓷膜越厚。
图4为铝合金基体微弧氧化处理前后的示意图，由图4可知，铝合金基体在进行第一次微弧氧化处理后，能原位生长一层均匀的灰白色陶瓷膜。
图5为传统的硅酸盐电解液和本发明的磷酸盐电解液微弧氧化处理后，导视牌表面微弧氧化膜的SEM图。由图5(a)可知，采用常规的硅酸盐电解液时，制造的微弧氧化膜表面微孔大小分布不一，且表面存在稍许微裂纹，有利于腐蚀性溶液离子的渗透导致的膜层脱落、坑蚀等现象的产生，不利于户外严苛复杂的气候条件下服役，大大降低了使用寿命。
而如图5(b)在本发明磷酸盐电解液(第一次电解液)中，铝合金导视牌经第一次微弧氧化处理后，表面微观形貌呈火山状，表面微孔大小均匀分布。它是由于微弧氧化放电过程中，喷射的熔融氧化物在电解液的激冷作用下冷却凝固导致而形成。
本发明的磷酸盐电解液绿色环保，膜层光滑且致密性好，耐腐蚀性能显著提升，相比其他类型电解液工艺、效果更加优异。此外，本发明微弧氧化陶瓷膜均匀分布的多孔结构有利于导视牌喷漆涂料的浸透，在长期户外服役过程中不易出现褪色、脱落等现象；由于陶瓷膜的间接保护作用，使得铝合金基体耐磨性、耐腐蚀性能显著提高。
图6为铝合金基体微弧氧化前后的电化学极化曲线图。由图6(a)可知，铝合金微弧氧化荧光陶瓷膜的腐蚀电位为-0.762V，腐蚀电流密度为6.3×10-6A。由图6(b)可知，铝合金基体的腐蚀电位为-1.113V，腐蚀电流密度为10.4×10-6A。对比之下，本发明的荧光陶瓷膜的腐蚀电位显著增加，腐蚀电流密度明显降低，表现出良好的耐腐蚀性能，为在严苛复杂的户外条件下长期服役提供了可能性。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种导视装置表面二次微弧氧化处理方法，其特征在于，所述导视装置包括底座；所述底座上固定有导视柱，所述导视柱从下往上分别固定有导视牌和导视板；其中，所述导视牌和导视板分别为铝合金导视牌和铝合金导视板，分别对所述铝合金导视牌和所述铝合金导视板进行二次微弧氧化处理，具体对所述铝合金导视牌进行二次微弧氧化处理的方法包括以下步骤：
步骤1，对所述铝合金导视牌进行预处理，得预处理后的导视牌；
步骤2，采用丝网印刷水性无机高温胶，密封于预处理后的导视牌表面需要处理的荧光膜层部位，常温固化，再多次印制，得荧光膜层部位密封好的导视牌；
步骤3，第一次微弧氧化：配制第一次电解液，备用；
将所述荧光膜层部位密封好的导视牌与电源阳极相连，不锈钢板与电源阴极相连，置于所述第一次电解液中进行第一次微弧氧化，在导视牌表面原位生长一层均匀的陶瓷膜，最后采用喷漆工艺着色印刷，得第一次微弧氧化处理后的导视牌；
所述第一次电解液的配制方法为：
在1L去离子水中均匀溶解四聚偏磷酸5-10g、聚偏磷酸钾6-10g、四硼酸钠3-5g，并用碳酸氢三钠调节溶液pH为8-10，即得；
所述第一次微弧氧化的电源为直流脉冲电源，脉冲频率为400-700Hz，占空比为15％-40％，电压为420-490V；所述荧光膜层部位密封好的导视牌与不锈钢板之间距离为13-28cm；
步骤4，将所述第一次微弧氧化处理后的导视牌表面丝网印刷的水性无机高温胶去除，使该处铝合金裸露，得铝合金裸露的导视牌；
步骤5，第二次微弧氧化：配制第二次电解液，备用；其中，所述第二次电解液中含有荧光粉；
将所述铝合金裸露的导视牌与电源阳极相连，不锈钢板与电源阴极相连，置于所述第二次电解液进行第二次微弧氧化，从而在导视牌上裸露的铝合金表面原位生长荧光陶瓷膜，完成对所述铝合金导视牌的二次微弧氧化处理；
对所述铝合金导视板进行二次微弧氧化处理的方法同对所述铝合金导视牌的处理，使导视板的背景颜色和字体颜色不同，同时使导视板具有荧光效果；
所述第二次电解液的配制方法为：
在1L去离子水中均匀溶解焦磷酸二氢二钠4-8g、磷酸氢钙5-8g、乙二胺四乙酸6-10g、纳米磷酸锂粉末13-18g，并用碳酸氢三钠调节溶液pH为7-9，即得；
所述第二次微弧氧化的电源为直流脉冲电源，脉冲频率为400-700Hz，占空比为15％-40％；所述第二次微弧氧化的电压比所述第一次微弧氧化的电压低25-50V；所述铝合金裸露的导视牌与不锈钢板之间距离为13-28cm。
2.根据权利要求1所述的导视装置表面二次微弧氧化处理方法，其特征在于，步骤1中，所述预处理的方法为：首先对铝合金导视牌表面喷砂去除表面氧化物和杂质，然后将铝合金导视牌放入碱性除油液中清洗3-6min，再用清水冲洗10-15min并烘干待用。
3.根据权利要求2所述的导视装置表面二次微弧氧化处理方法，其特征在于，步骤1中，所述碱性除油液中焦磷酸钠的浓度为15-20g/L、无水偏硅酸钠的浓度为15-30g/L、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠的浓度为5-10g/L、乙二胺四乙酸的浓度为10-15g/L，余量为水。
4.根据权利要求1所述的导视装置表面二次微弧氧化处理方法，其特征在于，步骤2中，所述荧光膜层部位为导视牌上的字体、花纹、图案；所述常温固化的时间为30min；所述印制的次数为2-3次。
5.根据权利要求1所述的导视装置表面二次微弧氧化处理方法，其特征在于，步骤3和步骤5中，所述第一次电解液和第二次电解液的温度分别为35-52℃；所述第一次微弧氧化和第二次微弧氧化的时间分别为23-37min。
6.根据权利要求5所述的导视装置表面二次微弧氧化处理方法，其特征在于，所述第一次微弧氧化的电压为475V，第二次微弧氧化的电压为450V。
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