CN113430591A - 一种铝合金的表面处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于合金表面处理的技术领域，具体涉及一种铝合金的表面处理工艺。包括如下步骤：1）铝合金板块除油：采用的除油剂包括弱碱性物质和乳化剂，所述弱碱性物质包括碳酸钠、磷酸钠、硅酸钠、碳酸氢钠的一种或以上，所述乳化剂包括蔗糖酯、大豆磷脂、聚乙二醇、聚甘油、葡萄苷、木糖苷的一种或以上；2）超声波除油；3）水洗；4）阴极、阳极电解除油；5）化学镀镍；6）镀中磷化学镍；7）水洗；8）后续其它镀种。该工艺中直接在铝及铝合金产品上化学镀镍，首先通过阴阳极电解在铝合金表面进行除油和活化的作用，之后铝合金直上化学镀镍进行中间过渡层的作用，相比传统工艺，大大缩短了铝合金电镀整体工艺的工序，减少废水的排放。

Description

一种铝合金的表面处理工艺
技术领域
本发明属于合金表面处理的技术领域，具体涉及一种铝合金的表面处理工艺。
背景技术
铝合金是一种以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一。铝合金除具有铝的一般特性外，由于添加合金化元素的种类和数量的不同又具有一些合金的具体特性。铝合金的密度为2.63~2.85g/cm，有较高的强度(σb为110~650MPa)，比强度接近高合金钢，比刚度超过钢，有良好的铸造性能和塑性加工性能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性，可作结构材料使用，在航天、航空、交通运输、建筑、机电、轻化和日用品中有着广泛的应用。
铝合金在使用之前需要进行表面处理，其表面覆盖着一层致密的氧化膜，可以将铝合金与周围环境隔离开来，避免被氧化。但是这层氧化膜易受到强酸和强碱的腐蚀，铝合金易产生晶间腐蚀，表面硬度低、不耐磨，通过化学镀镍可以赋予铝合金表面更好的性能，由于传统工艺中对铝合金的表面处理过于繁杂，采用较多的强酸强碱试剂，成本较高且易造成环境污染，亟需开发一种新型工艺用于高效、环保地进行铝合金表面处理。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种铝合金的表面处理工艺，通过阴阳极电解在铝合金表面进行除油和活化的作用，之后铝合金直上化学镀镍进行中间过渡层的作用，相比传统工艺，大大缩短了铝合金电镀整体工艺的工序，减少废水的排放。
本发明的技术内容如下：
本发明提供了一种铝合金的表面处理工艺，包括如下步骤：
1）铝合金板块除油；
2）超声波除油；
3）水洗；
4）阴极、阳极电解除油；
5）化学镀镍；
6）镀中磷化学镍；
7）水洗；
8）后续其它镀种。
步骤1）所述铝合金板块除油所采用的除油剂包括弱碱性物质和乳化剂，所述弱碱性物质包括碳酸钠、磷酸钠、硅酸钠、碳酸氢钠的一种或以上，其pH为9~10；
所述乳化剂包括水包油型乳化剂，水包油型乳化剂包括蔗糖酯、大豆磷脂、聚乙二醇、聚甘油、葡萄苷、木糖苷的一种或以上；
所述弱碱性物质和乳化剂的质量比为（2~5）：（3~7）；
步骤2）所述超声波除油的超声功率为25~40 KHz，将步骤1）浸泡在除油剂的铝合金板块进行超声波除油，pH为9~10，进一步促进除油剂对合金表面的除油处理，以及增强乳化剂对合金表面的活化作用；
步骤4）所述阴极电解除油以及阳极电解除油所采用的电解添加剂分别包括醋酸钠、氯化铵、氯化钠、氯化钾的一种；
步骤4）所述电解的电流密度为3~5 A/dm2，电解pH环境为7~7.5；
步骤5）所述化学镀镍采用的镀液包括硫酸镍、氯化镍的一种，镀镍的温度环境为88~92℃，pH环境为4~5，与铝合金形成稳定均匀的镍合金；
步骤6）所述镀中磷化学镍的操作为将步骤5）直上化学镍的产品浸泡于镀液中，所述镀液包括硫酸镍、氯化镍的一种，电镀温度环境为85~90℃，pH环境为4~5，进一步提高合金表面的亮度以及性能，提高硬度、耐磨性以及耐腐蚀性。
本发明的有益效果如下：
本发明的铝合金的表面处理工艺，该工艺中直接在铝及铝合金产品上化学镀镍，首先通过阴阳极电解在铝合金表面进行除油和活化的作用，之后铝合金直上化学镀镍进行中间过渡层的作用，相比传统工艺，大大缩短了铝合金电镀整体工艺的工序，减少废水的排放。
具体实施方式
以下通过具体的实施案例对本发明作进一步详细的描述，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
若无特殊说明，本发明的所有原料和试剂均为常规市场的原料、试剂。
实施例1
一种铝合金的表面处理工艺：
1）铝合金板块除油：将铝合金板块表面涂刷除油剂，进行初步除油，所述除油剂为采用pH为9的碳酸钠和大豆磷脂以质量比为2:3混合而成，在常温下除油3~4 min，之后进行三次分段水洗，一次水洗10s；
2）超声波除油：再将铝合金板块表面涂刷除油剂，进行超声波除油，超声功率为25KHz，持续 15min，超声温度为60 ℃；
3）水洗：将铝合金进行三次分段水洗，一次水洗10s；
4）阴极、阳极电解除油；电解添加剂为醋酸钠，电解的电流密度为3 A/dm2，电解pH环境为7；
5）化学镀镍：电解之后在铝合金表面直上硫酸镍化学镀镍形成镍合金，镀镍的温度环境为88℃，pH环境为4；
6）镀中磷化学镍：在镍合金表面再镀一层中磷化学镍硫酸镍，电镀温度环境为85℃，pH环境为4。
7）水洗：将铝合金进行三次分段水洗，一次水洗10s。
实施例2
一种铝合金的表面处理工艺：
1）铝合金板块除油：将铝合金板块表面涂刷除油剂，进行初步除油，所述除油剂为采用pH为9~10的（碳酸钠和磷酸钠1：1）和聚乙二醇以质量比为4:5混合而成，在常温下除油3~8min，之后进行三次分段水洗，一次水洗10s；
2）超声波除油：再将铝合金板块表面涂刷除油剂，进行超声波除油，超声功率为30KHz，持续10 min，超声温度为65℃；
3）水洗：将铝合金进行三次分段水洗，一次水洗10s；
4）阴极、阳极电解除油；电解添加剂为氯化铵，电解的电流密度为3.5 A/dm2，电解pH环境为7.2；
5）化学镀镍：电解之后在铝合金表面直上氯化镍化学镀镍形成镍合金，镀镍的温度环境为90℃，pH环境为4；
6）镀中磷化学镍：在镍合金表面再镀一层中磷化学镍氯化镍，电镀温度环境为88℃，pH环境为4。
7）水洗：将铝合金进行三次分段水洗，一次水洗10s。
实施例3
一种铝合金的表面处理工艺：
1）铝合金板块除油：将铝合金板块表面涂刷除油剂，进行初步除油，所述除油剂为采用pH为9.5的（硅酸钠、碳酸氢钠1:1）和乳化剂（大豆磷脂、聚甘油1:1）以质量比为5:6混合而成，在常温下除油3~8min，之后进行三次分段水洗，一次水洗10s；
2）超声波除油：再将铝合金板块表面涂刷除油剂，进行超声波除油，超声功率为35KHz，持续10 min，超声温度为68℃；
3）水洗：将铝合金进行三次分段水洗，一次水洗10s；
4）阴极、阳极电解除油；电解添加剂为醋酸钠，电解的电流密度为4 A/dm2，电解pH环境为7.4；
5）化学镀镍：电解之后在铝合金表面直上硫酸镍化学镀镍形成镍合金，镀镍的温度环境为90℃，pH环境为4.5；
所述镀液包括镍盐、还原剂、络合剂
6）镀中磷化学镍：在镍合金表面再镀一层中磷化学镍硫酸镍，电镀温度环境为90℃，pH环境为4.5。
7）水洗：将铝合金进行三次分段水洗，一次水洗10s。
实施例4
一种铝合金的表面处理工艺：
1）铝合金板块除油：将铝板块表面涂刷除油剂，进行初步除油，所述除油剂为采用pH为10的碳酸氢钠和乳化剂木糖苷以质量比为5:7混合而成，在常温下除油8min，之后进行三次分段水洗，一次水洗10s；
2）超声波除油：再将铝板块表面涂刷除油剂，进行超声波除油，超声功率为40KHz，持续5 min，超声温度为70℃；
3）水洗：将铝板块进行三次分段水洗，一次水洗10s；
4）阴极、阳极电解除油；电解添加剂为氯化钾，电解的电流密度为5 A/dm2，电解pH环境为7.5；
5）化学镀镍：电解之后在铝板块表面直上氯化镍化学镀镍形成镍合金，镀镍的温度环境为92℃，pH环境为5；
6）镀中磷化学镍：在镍合金表面再镀一层中磷化学镍氯化镍，电镀温度环境为90℃，pH环境为5。
7）水洗：将铝合金进行三次分段水洗，一次水洗10s。
对比例
一种表面处理工艺：
1）上挂、超声波除油：将铝合金板块表面涂刷强碱（NaOH）试剂，之后进行3~4道水洗；
2）阴极电解除油：以铝板块为阳极，阴极的电解添加剂为NaOH、电流密度为3~5 A/dm2，电解1min，之后进行3-4道水洗；
3）碱暴：3~4道水洗；
4）硝酸出光：3~4道水洗；
5）除垢：3~4道水洗；
6）一次浸锌：将铝合金板块表面涂刷锌酸盐镀锌，之后进行3-4道水洗；
7）硝酸退锌、3~4道水洗；
8）二次沉锌、3~4道水洗；
9）酸性化学镍，其他镀种。
将上述经表面处理的铝或铝合金进行表面力学性能、抗冲击性能和耐候性测试，测试结果如下：
表1 铝合金表面性能测试
Figure 336514DEST_PATH_IMAGE002
根据国家标准，合金的屈服强度≥110MPa，拉伸强度≥160MPa，延伸率≥8%，由以上数据可见，经本发明实施例表面处理过的铝合金表面，具有较为优异的力学性能、抗冲击性能以及耐候性。
将上述经表面处理的铝或铝合金进行表面着色测试，测试结果如下：
表2 铝合金表面着色测试
Figure 440605DEST_PATH_IMAGE004
由上可见，经本发明表面处理的铝合金表面，仍保持着较为优异的着色能力。

Claims (8)

1.一种铝合金的表面处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1）铝合金板块除油；
2）超声波除油；
3）水洗；
4）阴极、阳极电解除油；
5）化学镀镍；
6）镀中磷化学镍；
7）水洗；
8）后续其它镀种。
2.由权利要求1所述的铝合金的表面处理工艺，其特征在于，步骤1）所述铝合金板块除油所采用的除油剂包括弱碱性物质和乳化剂，所述弱碱性物质包括碳酸钠、磷酸钠、硅酸钠、碳酸氢钠的一种或以上，其pH为9~10。
3.由权利要求2所述的铝合金的表面处理工艺，其特征在于，所述乳化剂包括水包油型乳化剂，水包油型乳化剂包括蔗糖酯、大豆磷脂、聚乙二醇、聚甘油、葡萄苷、木糖苷的一种或以上。
4.由权利要求1所述的铝合金的表面处理工艺，其特征在于，步骤2）所述超声波除油的超声功率为25~40 KHz，将步骤1）浸泡在除油剂的铝合金板块进行超声波除油，pH为9~10。
5.由权利要求1所述的铝合金的表面处理工艺，其特征在于，步骤4）所述阴极电解除油以及阳极电解除油所采用的电解添加剂分别包括醋酸钠、氯化铵、氯化钠、氯化钾的一种。
6.由权利要求1所述的铝合金的表面处理工艺，其特征在于，步骤4）所述电解的电流密度为3~5 A/dm2，电解pH环境为7~7.5。
7.由权利要求1所述的铝合金的表面处理工艺，其特征在于，步骤5）所述化学镀镍采用的镀液包括硫酸镍、氯化镍的一种，镀镍的温度环境为88~92℃，pH环境为4~5。
8.由权利要求1所述的铝合金的表面处理工艺，其特征在于，步骤6）所述镀中磷化学镍的操作为将步骤5）直上化学镍的产品浸泡于镀液中，所述镀液包括硫酸镍、氯化镍的一种，温度环境为85~90℃，pH环境为4~5。
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