CN112695358A - 一种铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法 - Google Patents

一种铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，属于有色金属材料表面电化学技术领域。该方法包括有机溶剂除油处理、化学除油处理、碱蚀处理、出光处理、电解处理、中和处理、染色处理和封闭处理。通过本发明方法，铝合金工件表面生成一层多元化颜色的导电氧化膜，具有良好的耐蚀性、导电性、颜色一致性和漆膜附着力。该氧化膜层能够满足湿热试验15个周期的要求；膜层任意位置的接触电阻小于0.9Ω；用纸胶带粘接导电转化膜层100次不会脱落，手持无砂橡皮以通常压力擦拭导电转化膜层50次不会脱落，可广泛应用于航空航天、船舶、建筑、电气、化学、运输、汽车等领域。

Description

一种铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法
技术领域
本发明属于有色金属材料表面电化学处理技术领域，具体涉及一种铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法。
背景技术
铝及铝合金属于两性金属，它具有密度小、导电导热能力强、力学性能优异和可加工性能好等一系列优点，广泛应用于航空航天、船舶、建筑、电气、化学、运输、汽车等领域。在特定浓度范围内的酸碱环境下都会发生不同程度的腐蚀，且容易在铝合金表面生成一层耐腐蚀性能较差的氧化膜，特别是潮湿环境下更容易发生，因此，在使用铝合金产品时必须对其进行化学氧化处理或电化学氧化处理，才能保证产品的正常使用性能。
铝合金的化学氧化处理是在化学转化处理溶液中，金属铝表面与溶液中化学氧化剂反应，而不是通过外加电压生成化学转化膜的化学处理过程。它可以作为直接使用的涂层，或者作为有机聚合物涂层的底层，主要用于保护铝及其合金不受腐蚀。具有处理方便、快速、生产线结构简单、不需要电源设备等特点。目前，针对化学氧化工艺，国内外应用最广泛的是铬酸盐钝化法，因其处理的膜层具有很好的抗腐蚀性能和自修复能力以及良好的导电性能，而且工艺成熟、成本低，在电子设备上，铝合金经化学导电氧化处理后的膜层可以防止电磁信号的干扰，但是铬酸盐中含六价铬具有很大的毒性和致癌性，对环境和人体都有巨大的伤害。随着国内外对环境保护意识的增强，无铬转化膜处理工艺取得了较大进展。但是无铬转化膜技术成本比较高，而且处理后所获得的转化膜颜色偏浅、不均匀、膜层结合力差且颜色单一，不利于在线判断，很难满足顾客日益挑剔的外观要求。
电化学氧化法（阳极氧化）是指铝及铝合金在相应的电解液和特定的工艺条件及外加电压的情况下，通过电流以维持电化学氧化反应的一种电解氧化过程。表面生成的氧化膜具有孔隙率高、吸附性强、容易染色等特点。该方法所获得膜层的性能，无论从膜层的结合力、耐磨性，还是颜色的多元性、耐蚀性要比化学氧化法好。但是铝合金在混合硫酸体系中进行电解处理所得到的氧化膜厚度（绝缘临界点）超过5um时就会达到绝缘状态，虽然容易获得各种颜色的膜层，可是导电性能不满足要求。专利CN 105350052 A 描述了一种铝合金金黄色导电氧化膜的制备方法，通过汽油清洗油污，氢氧化钠溶液浸泡去除表面氧化膜，冲洗，硝酸溶液浸泡出光，冲洗，再进行阳极氧化，冲洗、染色，冲洗、吹干包装等步骤，使得铝合金表面形成一层致密性的氧化膜，电解处理温度在13-15℃，染色液温度在55-60℃，需要对电解液和染色液进行冷却和加热处理，无形中增加了能耗，而且本发明的染色液未添加缓冲剂，稳定性差，有机染料，容易分解。且获得膜层经10个周期的湿热交变试验后，表面存在腐蚀斑点，不满足技术要求。因此如何克服现有技术的不足是目前两性金属氧化处理技术领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，解决了传统铬酸盐钝化法对环境及人体造成的伤害，以及无铬转化处理技术成本高和难于实现在线检测的弊端问题，通过该方法产生的污水对环境不会造成影响，酸碱中和即可排放，属于环保工艺，而且易于操作控制，溶液稳定性高，成本低。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，包括如下步骤：
步骤一：有机溶剂除油处理：用有机溶剂对工件表面进行室温浸泡、涂刷或麻布擦洗，除尽工件表面油污；
步骤二：化学除油处理：将经步骤一处理后的工件置于铝件专用脱脂剂溶液中室温脱脂，脱脂后先用40-80℃的热水冲洗表面脱脂剂，再用流动自来水冲洗干净；
步骤三：碱蚀处理：将经步骤二处理后的工件置于碱蚀溶液中进行碱蚀处理，然后先用40-80℃的热水冲洗，再用流动自来水冲洗干净；所述碱蚀溶液含有氢氧化钠和碳酸钠，氢氧化钠含量为40-60g/L，碳酸钠含量为5-10g/L
步骤四：出光处理：将经步骤三处理的工件置于出光槽液中室温处理1-3min；随后先用流动自来水冲洗，再用流动去离子水冲洗干净；所述出光溶液含有硝酸，硝酸含量为400-600g/L；
步骤五：电解处理：将经步骤四处理的工件置于电解槽液中，槽液温度为18-25℃，用恒流法给电方式，电流密度为0.3-1A/dm2，直流电压控制在10-18V之间，搅拌处理6-8min；处理完毕后，在1min之内将其表面电解液清洗干净；所述电解槽液含有硫酸、乳酸和草酸，硫酸含量为150-200g/L，乳酸含量为3-6g/L，草酸含量为15-20g/L；
步骤六：中和处理：将经步骤五处理的工件置于中和槽液中，中和完毕后，再用去离子水冲洗干净；所述中和槽液含有氨水成分，氨水含量为5-10%，其余为去离子水；
步骤七：染色处理：将经步骤六处理的工件置于染色槽中，染色温度为室温，染色夜pH值为5.8-6.3，染色前搅拌，染色时停止搅拌，染色5-10min，染色完毕后，用去离子水冲洗干净；所述染色槽含有有机染料、无水乙酸钠和冰醋酸，有机染料含量0.1-0.3g/L，无水乙酸钠含量为2-3g/L，冰醋酸含量为0.05-0.1g/L；
步骤八：封闭处理：将经步骤七染色处理的工件置于封闭槽中进行封闭处理，封闭后用压缩空气吹干或自然晾干即可；所述封闭槽液采用电导率≤30us/cm的去离子水。
进一步，优选的是，步骤一中，所述的有机溶剂为SCC除油剂。
进一步，优选的是，步骤二中，脱脂时间为10-20min。
进一步，优选的是，步骤三中，碱蚀处理的温度为40-60℃，时间为1-3min。
进一步，优选的是，步骤五中，清洗时，先用流动自来水冲洗，再用去离子水冲洗。
进一步，优选的是，步骤六中，中和处理温度为室温，处理时间为5-10min。
进一步，优选的是，步骤七中，染色前搅拌10min后，进行染色；有机染料为活性红K-10B、直接桃红、茜素红、活性黄M-5R、直接冻黄G、媒染纯黄、茜素黄、活性艳蓝、直接耐晒蓝、媒染绿、直接耐晒翠绿、活性黄棕和活性紫中的至少一种。
进一步，优选的是，步骤五和步骤八中，用压缩空气进行搅拌。
进一步，优选的是，步骤八中，封闭处理时，电导率≤10us/cm，封闭处理温度为90-95℃，封闭处理时间为10-15min。
步骤二、三中，冲洗干净的工件表面呈现连续的浸润水膜状态，优选，水膜时间保持30秒。
步骤三的主要目的是去除工件表面自然氧化膜、杂质及上道工序残留的油污。
步骤四的主要目的是除净碱洗后工件表面附着的铜、铁、硅等金属化合物及其碱洗产物，防止电解液污染和获得外表干净的氧化膜。
步骤五的主要目的是在工件表面形成一层具有导电性和吸附性膜层。
步骤五中，提供压缩空气的装置须具备油水分离功能。
步骤六的主要目的是去除电解残留液，防止氧化膜溶解，造成后道染色不均问题。
步骤八的主要目的是将非晶态氧化铝转化成勃姆体的水合氧化铝，从而把微孔封闭，锁住染料，提高抗污染性和耐腐蚀性。
本发明中所述的工件为变形铝合金和铸造铝合金。
本发明所述的铝件专用脱脂剂溶液为现有市购产品，优选采用武汉博威环保有限公司的PA30-AL5(铝件脱脂剂)。
申请人通过对铝及铝合金电化学氧化处理的电解液配方，染色液配方、染色种类的选择及前处理、中处理、后处理的各项工艺参数进行长期摸索试验，并将工艺参数及条件限制在一定范围内，使得处理后的氧化膜层颜色多元化，耐蚀性、导电性及与油漆的附着性满足技术要求。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
①本发明是一种环保型的电化学导电氧化工艺方法，解决了传统技术所产生的环境污染问题，产生的污水对环境不会造成影响，酸碱中和即可排放，属于环保工艺，而且易于操作控制，溶液稳定性高，成本低。获得的膜层能够实现颜色多元化，同时具有良好的耐蚀性、导电性、颜色一致性和漆膜附着力。
②上述技术操作方案，操作简单、使用的溶液体系稳定，可长期使用。
③通过本发明方法，铝合金材质表面生成一层多元化颜色的导电氧化膜，具有良好的耐蚀性、导电性、颜色一致性和漆膜附着力。该氧化膜层能够满足湿热试验15个周期的要求；膜层任意位置的接触电阻小于0.9Ω；用纸胶带粘接导电转化膜层100次不会脱落，手持无砂橡皮以通常压力擦拭导电转化膜层50次不会脱落，可广泛应用于航空航天、船舶、建筑、电气、化学、运输、汽车等领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
一种铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，包括如下步骤：
步骤一：有机溶剂除油处理：用有机溶剂对工件表面进行室温浸泡、涂刷或麻布擦洗，除尽工件表面油污；
步骤二：化学除油处理：将经步骤一处理后的工件置于铝件专用脱脂剂溶液中室温脱脂，脱脂后先用40℃的热水冲洗表面脱脂剂，再用流动自来水冲洗干净；
步骤三：碱蚀处理：将经步骤二处理后的工件置于碱蚀溶液中进行碱蚀处理，然后先用40℃的热水冲洗，再用流动自来水冲洗干净；所述碱蚀溶液含有氢氧化钠和碳酸钠，氢氧化钠含量为40g/L，碳酸钠含量为5g/L
步骤四：出光处理：将经步骤三处理的工件置于出光槽液中室温处理2min；随后先用流动自来水冲洗，再用流动去离子水冲洗干净；所述出光溶液含有硝酸，硝酸含量为400g/L；
步骤五：电解处理：将经步骤四处理的工件置于电解槽液中，槽液温度为18℃，用恒流法给电方式，电流密度为0.3 A/dm2，直流电压控制在10V之间，搅拌处理6min；处理完毕后，在1min之内将其表面电解液清洗干净；所述电解槽液含有硫酸、乳酸和草酸，硫酸含量为150g/L，乳酸含量为3g/L，草酸含量为15g/L；
步骤六：中和处理：将经步骤五处理的工件置于中和槽液中，中和完毕后，再用去离子水冲洗干净；所述中和槽液含有氨水成分，氨水含量为5%，其余为去离子水；
步骤七：染色处理：将经步骤六处理的工件置于染色槽中，染色温度为室温，染色夜pH值为5.8，搅拌10min，静染5min，染色完毕后，用去离子水冲洗干净；所述染色槽含有有机染料、无水乙酸钠和冰醋酸，有机染料含量0.1g/L，无水乙酸钠含量为2g/L，冰醋酸含量为0.05g/L；
步骤八：封闭处理：将经步骤七染色处理的工件置于封闭槽中进行封闭处理，封闭后用压缩空气吹干或自然晾干即可；所述封闭槽液采用电导率≤30us/cm的去离子水，封闭温度90℃。
步骤一中，所述的有机溶剂为SCC除油剂。
步骤二中，脱脂时间为10min。
步骤三中，碱蚀处理的温度为40℃，时间为1min。
步骤五中，清洗时，先用流动自来水冲洗，再用去离子水冲洗。
步骤六中，中和处理温度为室温，处理时间为5min。
步骤七中，有机染料为茜素黄。
步骤五和步骤八中，用压缩空气进行搅拌，染色时为静染。
步骤八中，封闭处理时，电导率≤10us/cm，封闭处理温度为90℃，封闭处理时间为10min。
实施例2
一种铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，包括如下步骤：
步骤一：有机溶剂除油处理：用有机溶剂对工件表面进行室温浸泡、涂刷或麻布擦洗，除尽工件表面油污；
步骤二：化学除油处理：将经步骤一处理后的工件置于铝件专用脱脂剂溶液中室温脱脂，脱脂后先用40℃的热水冲洗表面脱脂剂，再用流动自来水冲洗干净；
步骤三：碱蚀处理：将经步骤二处理后的工件置于碱蚀溶液中进行碱蚀处理，然后先用60℃的热水冲洗，再用流动自来水冲洗干净；所述碱蚀溶液含有氢氧化钠和碳酸钠，氢氧化钠含量为40g/L，碳酸钠含量为5g/L
步骤四：出光处理：将经步骤三处理的工件置于出光槽液中室温处理1min；随后先用流动自来水冲洗，再用流动去离子水冲洗干净；所述出光溶液含有硝酸，硝酸含量为400g/L；
步骤五：电解处理：将经步骤四处理的工件置于电解槽液中，槽液温度为18℃，用恒流法给电方式，电流密度为0.5 A/dm2，直流电压控制在10V之间，搅拌处理6min；处理完毕后，在1min之内将其表面电解液清洗干净；所述电解槽液含有硫酸、乳酸和草酸，硫酸含量为150g/L，乳酸含量为3g/L，草酸含量为15g/L；
步骤六：中和处理：将经步骤五处理的工件置于中和槽液中，中和完毕后，再用去离子水冲洗干净；所述中和槽液含有氨水成分，氨水含量为5%，其余为去离子水；
步骤七：染色处理：将经步骤六处理的工件置于染色槽中，染色温度为室温，染色夜pH值为5.8，搅拌10min，静染5min，染色完毕后，用去离子水冲洗干净；所述染色槽含有有机染料、无水乙酸钠和冰醋酸，有机染料含量0.1g/L，无水乙酸钠含量为2g/L，冰醋酸含量为0.05g/L；
步骤八：封闭处理：将经步骤七染色处理的工件置于封闭槽中进行封闭处理，封闭后用压缩空气吹干或自然晾干即可；所述封闭槽液采用电导率≤30us/cm的去离子水；
步骤一中，所述的有机溶剂为SCC除油剂。
步骤二中，脱脂时间为15min。
步骤三中，碱蚀处理的温度为50℃，时间为2min。
步骤五中，清洗时，先用流动自来水冲洗，再用去离子水冲洗。
步骤六中，中和处理温度为室温，处理时间为8min。
步骤七中，有机染料为活性红K-10B。
步骤五和步骤八中，用压缩空气进行搅拌，染色时为静染。
步骤八中，封闭处理时，电导率≤10us/cm，封闭处理温度为93℃，封闭处理时间为12min。
实施例3
一种铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，包括如下步骤：
步骤一：有机溶剂除油处理：用有机溶剂对工件表面进行室温浸泡、涂刷或麻布擦洗，除尽工件表面油污；
步骤二：化学除油处理：将经步骤一处理后的工件置于铝件专用脱脂剂溶液中室温脱脂，脱脂后先用80℃的热水冲洗表面脱脂剂，再用流动自来水冲洗干净；
步骤三：碱蚀处理：将经步骤二处理后的工件置于碱蚀溶液中进行碱蚀处理，然后先用80℃的热水冲洗，再用流动自来水冲洗干净；所述碱蚀溶液含有氢氧化钠和碳酸钠，氢氧化钠含量为60g/L，碳酸钠含量为10g/L；
步骤四：出光处理：将经步骤三处理的工件置于出光槽液中室温处理3min；随后先用流动自来水冲洗，再用流动去离子水冲洗干净；所述出光溶液含有硝酸，硝酸含量为600g/L；
步骤五：电解处理：将经步骤四处理的工件置于电解槽液中，槽液温度为25℃，用恒流法给电方式，电流密度为1A/dm2，直流电压控制在18V之间，搅拌处理8min；处理完毕后，在1min之内将其表面电解液清洗干净；所述电解槽液含有硫酸、乳酸和草酸，硫酸含量为200g/L，乳酸含量为6g/L，草酸含量为20g/L；
步骤六：中和处理：将经步骤五处理的工件置于中和槽液中，中和完毕后，再用去离子水冲洗干净；所述中和槽液含有氨水成分，氨水含量为10%，其余为去离子水；
步骤七：染色处理：将经步骤六处理的工件置于染色槽中，染色温度为室温，染色夜pH值为6.3，染色前搅拌8min，染色时停止搅拌，染色10min，染色完毕后，用去离子水冲洗干净；所述染色槽含有有机染料、无水乙酸钠和冰醋酸，有机染料含量0.3g/L，无水乙酸钠含量为3g/L，冰醋酸含量为0.1g/L；
步骤八：封闭处理：将经步骤七染色处理的工件置于封闭槽中进行封闭处理，封闭后用压缩空气吹干或自然晾干即可；所述封闭槽液采用电导率≤30us/cm的去离子水；
步骤一中，所述的有机溶剂为SCC除油剂。
步骤二中，脱脂时间为20min。
步骤三中，碱蚀处理的温度为60℃，时间为3min。
步骤五中，清洗时，先用流动自来水冲洗，再用去离子水冲洗。
步骤六中，中和处理温度为室温，处理时间为10min。
步骤七中，有机染料为直接桃红。
步骤五和步骤八中，用压缩空气进行搅拌。
步骤八中，封闭处理时，电导率≤10us/cm，封闭处理温度为95℃，封闭处理时间为15min。
实施例4
一种铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，包括如下步骤：
步骤一：有机溶剂除油处理：用有机溶剂对工件表面进行室温浸泡、涂刷或麻布擦洗，除尽工件表面油污；
步骤二：化学除油处理：将经步骤一处理后的工件置于铝件专用脱脂剂溶液中室温脱脂，脱脂后先用60℃的热水冲洗表面脱脂剂，再用流动自来水冲洗干净；
步骤三：碱蚀处理：将经步骤二处理后的工件置于碱蚀溶液中进行碱蚀处理，然后先用50℃的热水冲洗，再用流动自来水冲洗干净；所述碱蚀溶液含有氢氧化钠和碳酸钠，氢氧化钠含量为50g/L，碳酸钠含量为8g/L
步骤四：出光处理：将经步骤三处理的工件置于出光槽液中室温处理2min；随后先用流动自来水冲洗，再用流动去离子水冲洗干净；所述出光溶液含有硝酸，硝酸含量为500g/L；
步骤五：电解处理：将经步骤四处理的工件置于电解槽液中，槽液温度为20℃，用恒流法给电方式，电流密度为0.5A/dm2，直流电压控制在16V之间，搅拌处理7min；处理完毕后，在1min之内将其表面电解液清洗干净；所述电解槽液含有硫酸、乳酸和草酸，硫酸含量为180g/L，乳酸含量为5g/L，草酸含量为18g/L；
步骤六：中和处理：将经步骤五处理的工件置于中和槽液中，中和完毕后，再用去离子水冲洗干净；所述中和槽液含有氨水成分，氨水含量为8%，其余为去离子水；
步骤七：染色处理：将经步骤六处理的工件置于染色槽中，染色温度为室温，染色夜pH值为6，染色前搅拌10min，染色时停止搅拌，染色8min，染色完毕后，用去离子水冲洗干净；所述染色槽含有有机染料、无水乙酸钠和冰醋酸，有机染料含量0.2g/L，无水乙酸钠含量为2.5g/L，冰醋酸含量为0.08g/L；
步骤八：封闭处理：将经步骤七染色处理的工件置于封闭槽中进行封闭处理，封闭后用压缩空气吹干或自然晾干即可；所述封闭槽液采用电导率≤30us/cm的去离子水。
步骤一中，所述的有机溶剂为SCC除油剂。
步骤二中，脱脂时间为15min。
步骤三中，碱蚀处理的温度为50℃，时间为2min。
步骤五中，清洗时，先用流动自来水冲洗，再用去离子水冲洗。
步骤六中，中和处理温度为室温，处理时间为6min。
步骤七中，有机染料为活性艳蓝。
步骤五和步骤八中，用压缩空气进行搅拌。
步骤八中，封闭处理时，电导率≤10us/cm，封闭处理温度为93℃，封闭处理时间为12min。
应用实例1
针对铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，包括以下步骤：
（1）电解液的配置：按先后顺序在电导率≤10us/cm的去离子水中配置含量为200g/L硫酸，6 g/L乳酸，20 g/L草酸的电解液10L备用。
（2）染色液的配置：按先后顺序在电导率为10us/cm的去离子水中配置含量为0.3g/L茜素黄，0.3 g/L茜素红，3 g/L无水乙酸钠，0.1 g/L冰醋酸，用氨水将染色液pH值调制在5.8范围内备用。
（3）铝及铝合金前处理：首先用有机溶剂为SCC除油剂对工件表面油污进行清洗，其次将工件置于铝件专用脱脂剂中进行脱脂，脱脂后先用40℃的热水冲洗表面脱脂剂，再用流动自来水冲洗干净。第三步将工件置于碱蚀溶液中，去除工件表面自然氧化膜、杂质及上道工序残留的油污；最后将工件置于出光槽液室温处理2min中，随后先用流动自来水冲洗，再用流动去离子水冲洗干净。所述碱蚀溶液含有氢氧化钠和碳酸钠，氢氧化钠含量为50g/L，碳酸钠含量为8g/L；所述出光溶液含有硝酸，硝酸含量为500g/L；
（4）铝及铝合金电解处理：将经步骤（3）处理的工件置于上述电解液中进行电化学室温处理2min，电解温度控制在20℃，电流密度为1 A/dm2，采用恒流法一次性给电方式，处理8min，槽压控制在18V。
（5）将步骤（4）电解处理的工件用流动自来水、流动去离子水依次进行清洗，工件表面获得一层暗灰色膜层。
（6）将步骤（5）清洗的工件置于中和槽中进行酸碱中和室温处理8min，去除工件表面残留的酸液。所述中和槽液含有氨水成分，氨水含量为10%，其余为去离子水；
（7）铝及铝合金染色处理：将经步骤（6）处理的工件置于染色槽中，用压缩空气搅拌槽液，染色时间为10min，工件表面获得一层金黄色氧化膜。
（8）封闭处理：将经步骤（7）染色的工件清洗干净后置于封闭槽液中，处理13min，封闭温度为90℃。封闭后用压缩空气吹干或自然晾干。
本实例制备的电化学导电膜层经性能检测，结果表明：该氧化膜层颜色为金黄色，均匀性良好；湿热试验15个周期后表面无腐蚀斑点；膜层任意位置的接触电阻为0.6-0.8Ω；用纸胶带粘接导电转化膜层100次不会脱落，手持无砂橡皮以通常压力擦拭导电转化膜层50次不会脱落。
应用实例2
针对铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，包括以下步骤：
（1）电解液的配置：按先后顺序在电导率≤10us/cm的去离子水中配置含量为180g/L硫酸，5g/L乳酸，18 g/L草酸的电解液10L备用。
（2）染色液的配置：按先后顺序在电导率为10us/cm的去离子水中配置含量为0.2g/L媒染纯黄，0.2 g/L活性艳蓝，2.5 g/L无水乙酸钠，0.08 g/L冰醋酸，用氨水将染色液pH值调制在6.1范围内备用。
（3）铝及铝合金前处理：首先用有机溶剂为SCC除油剂对工件表面油污进行清洗，其次将工件置于铝件专用脱脂剂中进行脱脂，脱脂后先用60℃的热水冲洗表面脱脂剂，再用流动自来水冲洗干净。第三步将工件置于碱蚀溶液中，去除工件表面自然氧化膜、杂质及上道工序残留的油污；最后将工件置于出光槽液室温处理2mi中，随后先用流动自来水冲洗，再用流动去离子水冲洗干净。所述碱蚀溶液含有氢氧化钠和碳酸钠，氢氧化钠含量为50g/L，碳酸钠含量为8g/L；所述出光溶液含有硝酸，硝酸含量为500g/L；
（4）铝及铝合金电解处理：将经步骤（3）处理的工件置于上述电解液中进行电化学室温处理2min，电解温度控制在25℃，电流密度为0.5A/dm2，采用恒流法一次性给电方式，处理7min，槽压控制在15V。
（5）将步骤（4）电解处理的工件用流动自来水、流动去离子水依次进行清洗，工件表面获得一层暗灰色膜层。
（6）将步骤（5）清洗的工件置于中和槽中进行酸碱中和室温处理7min，去除工件表面残留的酸液。所述中和槽液含有氨水成分，氨水含量为8%，其余为去离子水；
（7）铝及铝合金染色处理：将经步骤（6）处理的工件置于染色槽中，用压缩空气搅拌槽液，染色时间为8min，工件表面获得一层绿氧化膜。
（8）封闭处理：将经步骤（7）染色的工件清洗干净后置于封闭槽液中，处理12min，封闭温度为92℃。封闭后用压缩空气吹干或自然晾干。
本实例制备的电化学导电膜层经性能检测，结果表明：该氧化膜层颜色为绿色，均匀性良好；湿热试验15个周期后表面无腐蚀斑点；膜层任意位置的接触电阻为0.5-0.75Ω；用纸胶带粘接导电转化膜层100次不会脱落，手持无砂橡皮以通常压力擦拭导电转化膜层50次不会脱落。
应用实例3
针对铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，包括以下步骤：
（1）电解液的配置：按先后顺序在电导率≤10us/cm的去离子水中配置含量为150g/L硫酸，3g/L乳酸，15 g/L草酸的电解液10L备用。
（2）染色液的配置：按先后顺序在电导率为10us/cm的去离子水中配置含量为0.2g/L直接桃红，0.2 g/L直接耐晒蓝，2 g/L无水乙酸钠，0.05g/L冰醋酸，用氨水将染色液pH值调制在6.3范围内备用。
（3）铝及铝合金前处理：首先用有机溶剂为SCC除油剂对工件表面油污进行清洗，其次将工件置于铝件专用脱脂剂中进行脱脂，脱脂后先用80℃的热水冲洗表面脱脂剂，再用流动自来水冲洗干净。第三步将工件置于碱蚀溶液中，去除工件表面自然氧化膜、杂质及上道工序残留的油污；最后将工件置于出光槽液室温处理2mi中，随后先用流动自来水冲洗，再用流动去离子水冲洗干净。所述碱蚀溶液含有氢氧化钠和碳酸钠，氢氧化钠含量为50g/L，碳酸钠含量为8g/L；所述出光溶液含有硝酸，硝酸含量为500g/L；
（4）铝及铝合金电解处理：将经步骤（3）处理的工件置于上述电解液中进行电化学室温处理1.5min，电解温度控制在18℃，电流密度为0.3A/dm2，采用恒流法一次性给电方式，处理6min，槽压控制在10V。
（5）将步骤（4）电解处理的工件用流动自来水、流动去离子水依次进行清洗，工件表面获得一层暗灰色膜层。
（6）将步骤（5）清洗的工件置于中和槽中进行酸碱中和室温处理9min，去除工件表面残留的酸液。所述中和槽液含有氨水成分，氨水含量为8%，其余为去离子水；
（7）铝及铝合金染色处理：将经步骤（6）处理的工件置于染色槽中，用压缩空气搅拌槽液，染色时间为5min， 工件表面获得一层紫色氧化膜。
（8）封闭处理：将经步骤（7）染色的工件清洗干净后置于封闭槽液中，处理15min，封闭温度为95℃。封闭后用压缩空气吹干或自然晾干。
本实例制备的电化学导电膜层经性能检测，结果表明：该氧化膜层颜色为紫色，均匀性良好；湿热试验15个周期后表面无腐蚀斑点；膜层任意位置的接触电阻为0.4-0.5Ω；用纸胶带粘接导电转化膜层100次不会脱落，手持无砂橡皮以通常压力擦拭导电转化膜层50次不会脱落。
对比例1
对比例1与应用实例1的区别在于：电解液采用工业自来水配制，其余都相同。
对比例2
对比例2与应用实例1的区别在于：染色液中采用工业自来水配制，其余都相同。
对比例3
对比例3与应用实例1的区别在于：染色液中不加入无水乙酸钠，其余都相同。
对比例4
对比例4与应用实例1的区别在于：取消中和工序，其余都相同。
对比例5
对比例5与应用实例1的区别在于：取消封闭处理其余都相同。
将本发明应用实例1-3产品，对比例1-5产品进行对比试验，试验方法按照现行标准进行，结果如表1。
表1
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注：应用实例中湿热试验只进行了15个周期，附着力测试只进行了50次，所以上述次数并不代表本发明所获得的产品的极限。对比例中测试的均为极限值。
由表1可见，本发明的方法均优于对比例方法。通过本发明方法，铝合金材质表面生成一层多元化颜色的导电氧化膜，具有良好的耐蚀性、导电性、颜色一致性和漆膜附着力。该氧化膜层能够满足湿热试验15个周期的要求；膜层任意位置的接触电阻小于0.9Ω；用纸胶带粘接导电转化膜层100次不会脱落，手持无砂橡皮以通常压力擦拭导电转化膜层50次不会脱落，可广泛应用于航空航天、船舶、建筑、电气、化学、运输、汽车等领域。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：有机溶剂除油处理：用有机溶剂对工件表面进行室温浸泡、涂刷或棉布擦洗，除尽工件表面油污；
步骤二：化学除油处理：将经步骤一处理后的工件置于铝件专用脱脂剂溶液中室温脱脂，脱脂后先用40-80℃的热水冲洗表面脱脂剂，再用流动自来水冲洗干净；
步骤三：碱蚀处理：将经步骤二处理后的工件置于碱蚀溶液中进行碱蚀处理，然后先用40-80℃的热水冲洗，再用流动自来水冲洗干净；所述碱蚀溶液含有氢氧化钠和碳酸钠，氢氧化钠含量为40-60g/L，碳酸钠含量为5-10g/L；
步骤四：出光处理：将经步骤三处理的工件置于出光槽液中室温处理1-3min；随后先用流动自来水冲洗，再用流动去离子水冲洗干净；所述出光溶液含有硝酸，硝酸含量为400-600g/L；
步骤五：电解处理：将经步骤四处理的工件置于电解槽液中，槽液温度为18-25℃，用恒流法给电方式，电流密度为0.3-1A/dm2，直流电压控制在10-18V之间，搅拌处理6-8min；处理完毕后，在1min之内将其表面电解液清洗干净；所述电解槽液含有硫酸、乳酸和草酸，硫酸含量为150-200g/L，乳酸含量为3-6g/L，草酸含量为15-20g/L；
步骤六：中和处理：将经步骤五处理的工件置于中和槽液中，中和完毕后，再用去离子水冲洗干净；所述中和槽液含有氨水成分，氨水含量为5-10%，其余为去离子水；
步骤七：染色处理：将经步骤六处理的工件置于染色槽中，染色温度为室温，染色夜pH值为5.8-6.3，染色前搅拌，染色时停止搅拌，染色5-10min，染色完毕后，用去离子水冲洗干净；所述染色槽含有有机染料、无水乙酸钠和冰醋酸，有机染料含量0.1-0.3g/L，无水乙酸钠含量为2-3g/L，冰醋酸含量为0.05-0.1g/L；
步骤八：封闭处理：将经步骤七染色处理的工件置于封闭槽中进行封闭处理，封闭后用压缩空气吹干或自然晾干即可；所述封闭槽液采用电导率≤30us/cm的去离子水。
2.根据权利要求1所述的铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，其特征在于，步骤一中，所述的有机溶剂为SCC除油剂。
3.根据权利要求1所述的铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，其特征在于，步骤二中，脱脂时间为10-20min。
4.根据权利要求1所述的铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，其特征在于，步骤三中，碱蚀处理的温度为40-60℃，时间为1-3min。
5.根据权利要求1所述的铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，其特征在于，步骤五中，清洗时，先用流动自来水冲洗，再用去离子水冲洗。
6.根据权利要求1所述的铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，其特征在于，步骤六中，中和处理温度为室温，处理时间为5-10min。
7.根据权利要求1所述的铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，其特征在于，步骤七中，染色前搅拌10min后，进行染色；有机染料为活性红K-10B、直接桃红、茜素红、活性黄M-5R、直接冻黄G、媒染纯黄、茜素黄、活性艳蓝、直接耐晒蓝、媒染绿、直接耐晒翠绿、活性黄棕和活性紫中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，其特征在于，步骤五和步骤八中，用压缩空气进行搅拌。
9.根据权利要求1所述的铝及铝合金电化学导电氧化工艺方法，其特征在于，步骤八中，封闭处理时，电导率≤10us/cm，封闭处理温度为90-95℃，封闭处理时间为10-15min。
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