CN116121576A - 一种淋浴房用特种铝型材及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种淋浴房用特种铝型材的生产工艺，包含如下步骤：(1)将硅粉、铜粉、镁粉、三氟化镝粉末和铝粉混合均匀获得混合粉末，压制成型，烧结，即获得所述铝型材粗品；(2)对铝型材粗品进行微弧氧化，获得处理后铝型材；(3)配置浸泡液I和浸泡液II，所述浸泡液I中包括硝酸、草酸、氯化钠、过氧化氢和水，其中水为溶剂；所述浸泡液II为氟钛酸铵的水溶液；用浸泡液I和浸泡液II处理铝型材，获得所述特种铝型材。采用本发明所述方法制备的铝型材具有良好的耐腐蚀性能和高的表面硬度，这使得铝型材能够适用于对耐腐蚀性能要求较高的淋浴房等场所。

Description

一种淋浴房用特种铝型材及其生产工艺
技术领域
本发明属于铝合金技术领域，尤其涉及一种淋浴房用特种铝型材及其生产工艺。
背景技术
铝和铝合金具有质量轻、延展性好、导热性好和耐腐蚀等优点，使得铝合金型材在航空、航天、汽车、机械制造、船舶、建筑、装修，及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金特定的性能要求也日益增多，尤其在淋浴房应用领域。对于淋浴房铝型材而言,通常面临的问题是腐蚀性问题，由于在使用过程中容易受到洗发液、沐浴液、水渍等液体的污染，会出现腐蚀现象，影响美观和安全性。
微弧氧化突破了阳极氧化低电压的限制，将反应电压设置到高压电弧放电区，在铝、镁、钛等阀金属表面产生微弧放电，在电化学、高温相变、等离子体放电等共同作用下，得到以基体氧化物为主的氧化陶瓷膜层，使金属获得良好的抗高温氧化、耐腐蚀、耐磨损和电绝缘性能。
发明内容
本发明提供了一种淋浴房用特种铝型材的生产工艺，包含如下步骤：
(1)将硅粉、铜粉、镁粉、三氟化镝粉末和铝粉混合均匀获得混合粉末，将所述混合粉末用液压机在模具中压制成型，然后将压紧的模具置于氩气氛围中，加热至570±10℃保温40～60min，保温结束后冷却至220±10℃范围内保温30～40min，然后空冷至常温，打开模具，即获得所述铝型材粗品；
(2)配置电解液，然后将所述铝型材粗品连接电源正极，不锈钢板连接电源负极，将所述铝型材粗品和不锈钢板浸泡在所述电解液中，开启电源进行微弧氧化，氧化完成后切断电源，将所述铝型材粗品取下，用去离子水清洗，烘干，获得处理后铝型材；
(3)配置浸泡液I和浸泡液II，所述浸泡液I中包括硝酸、草酸、氯化钠、过氧化氢和水，其中水为溶剂；所述浸泡液II为氟钛酸铵的水溶液；将所述处理后铝型材浸泡在所述浸泡液I中50～60min，然后将处理后铝型材取出，用去离子水冲洗，冲洗干净后再浸泡到所述浸泡液II中，水浴恒温至50±2℃保温30～40min，保温结束后将处理后铝型材取出，用去离子水冲洗，烘干，获得所述特种铝型材。
进一步地，所述硅粉、铜粉、镁粉、三氟化镝粉末和铝粉混合质量比为硅粉：铜粉：镁粉：三氟化镝粉末：铝粉＝4～8：0.3～0.8：0.9～1.9：0.4～1：100。
进一步地，所述电解液中，溶质包括硅酸钠和氢氧化钠，溶剂为水；其中所述硅酸钠的浓度为15～20g/L，氢氧化钠的浓度为2～4g/L。
进一步地，所述微弧氧化的参数为：正向电压350～400V，负向电压50～60V，正负向脉宽间隔1ms，微弧氧化时间为10min。
进一步地，所述浸泡液I中，各组分的浓度为：硝酸1.4～1.6mol/L，草酸0.04～0.07mol/L，氯化钠0.6～0.8mol/L，过氧化氢1～2mol/L；所述氟钛酸铵的水溶液中，氟钛酸铵的浓度为30～40g/L。
进一步地，所述处理后铝型材浸泡在所述浸泡液I中的固液质量比为固/液＝1/15；冲洗干净后的铝型材再浸泡到所述浸泡液II中的固液质量比为固/液＝1/15。
因此，通过上述技术方案可知，本发明的有益效果在于：采用本发明所述方法制备的铝型材具有良好的耐腐蚀性能和高的表面硬度，这使得铝型材能够适用于对耐腐蚀性能要求较高的淋浴房等场所，且较高的表面硬度使得铝型材获得一定的耐磨性，长期使用也不容易划伤磨损，提高了其使用有效期。
具体实施方式
下面结合实施例进行详细的说明：
实施例1
一种淋浴房用特种铝型材的生产工艺，包含如下步骤：
(1)将硅粉、铜粉、镁粉、三氟化镝粉末和铝粉混合均匀获得混合粉末，所述硅粉、铜粉、镁粉、三氟化镝粉末和铝粉混合质量比为硅粉：铜粉：镁粉：三氟化镝粉末：铝粉＝4：0.3：0.9：0.4：100；将所述混合粉末用液压机在模具中压制成型，然后将压紧的模具置于氩气氛围中，加热至570±10℃保温40min，保温结束后冷却至220±10℃范围内保温30min，然后空冷至常温，打开模具，即获得所述铝型材粗品；
(2)配置电解液，所述电解液中，溶质包括硅酸钠和氢氧化钠，溶剂为水；其中所述硅酸钠的浓度为15g/L，氢氧化钠的浓度为2g/L。然后将所述铝型材粗品连接电源正极，不锈钢板连接电源负极，将所述铝型材粗品和不锈钢板浸泡在所述电解液中，开启电源进行微弧氧化，所述微弧氧化的参数为：正向电压350V，负向电压50V，正负向脉宽间隔1ms，微弧氧化时间为10min，氧化完成后切断电源，将所述铝型材粗品取下，用去离子水清洗，烘干，获得处理后铝型材；
(3)配置浸泡液I和浸泡液II，所述浸泡液I中包括硝酸、草酸、氯化钠、过氧化氢和水，其中水为溶剂；所述浸泡液II为氟钛酸铵的水溶液；其中所述浸泡液I中，各组分的浓度为：硝酸1.4mol/L，草酸0.04mol/L，氯化钠0.6mol/L，过氧化氢1mol/L；所述氟钛酸铵的水溶液中，氟钛酸铵的浓度为30g/L；将所述处理后铝型材浸泡在所述浸泡液I中50min，所述处理后铝型材浸泡在所述浸泡液I中的固液质量比为固/液＝1/15；然后将处理后铝型材取出，用去离子水冲洗，冲洗干净后再浸泡到所述浸泡液II中，冲洗干净后的铝型材再浸泡到所述浸泡液II中的固液质量比为固/液＝1/15；水浴恒温至50±2℃保温30min，保温结束后将处理后铝型材取出，用去离子水冲洗，烘干，获得所述特种铝型材。
实施例2
一种淋浴房用特种铝型材的生产工艺，包含如下步骤：
(1)将硅粉、铜粉、镁粉、三氟化镝粉末和铝粉混合均匀获得混合粉末，所述硅粉、铜粉、镁粉、三氟化镝粉末和铝粉混合质量比为硅粉：铜粉：镁粉：三氟化镝粉末：铝粉＝6：0.5：1.3：0.6：100；将所述混合粉末用液压机在模具中压制成型，然后将压紧的模具置于氩气氛围中，加热至570±10℃保温50min，保温结束后冷却至220±10℃范围内保温30min，然后空冷至常温，打开模具，即获得所述铝型材粗品；
(2)配置电解液，所述电解液中，溶质包括硅酸钠和氢氧化钠，溶剂为水；其中所述硅酸钠的浓度为17g/L，氢氧化钠的浓度为3g/L。然后将所述铝型材粗品连接电源正极，不锈钢板连接电源负极，将所述铝型材粗品和不锈钢板浸泡在所述电解液中，开启电源进行微弧氧化，所述微弧氧化的参数为：正向电压350V，负向电压50V，正负向脉宽间隔1ms，微弧氧化时间为10min，氧化完成后切断电源，将所述铝型材粗品取下，用去离子水清洗，烘干，获得处理后铝型材；
(3)配置浸泡液I和浸泡液II，所述浸泡液I中包括硝酸、草酸、氯化钠、过氧化氢和水，其中水为溶剂；所述浸泡液II为氟钛酸铵的水溶液；其中所述浸泡液I中，各组分的浓度为：硝酸1.5mol/L，草酸0.05mol/L，氯化钠0.7mol/L，过氧化氢1mol/L；所述氟钛酸铵的水溶液中，氟钛酸铵的浓度为35g/L；将所述处理后铝型材浸泡在所述浸泡液I中50min，所述处理后铝型材浸泡在所述浸泡液I中的固液质量比为固/液＝1/15；然后将处理后铝型材取出，用去离子水冲洗，冲洗干净后再浸泡到所述浸泡液II中，冲洗干净后的铝型材再浸泡到所述浸泡液II中的固液质量比为固/液＝1/15；水浴恒温至50±2℃保温30min，保温结束后将处理后铝型材取出，用去离子水冲洗，烘干，获得所述特种铝型材。
实施例3
一种淋浴房用特种铝型材的生产工艺，包含如下步骤：
(1)将硅粉、铜粉、镁粉、三氟化镝粉末和铝粉混合均匀获得混合粉末，所述硅粉、铜粉、镁粉、三氟化镝粉末和铝粉混合质量比为硅粉：铜粉：镁粉：三氟化镝粉末：铝粉＝6：0.7：1.6：0.8：100；将所述混合粉末用液压机在模具中压制成型，然后将压紧的模具置于氩气氛围中，加热至570±10℃保温50min，保温结束后冷却至220±10℃范围内保温40min，然后空冷至常温，打开模具，即获得所述铝型材粗品；
(2)配置电解液，所述电解液中，溶质包括硅酸钠和氢氧化钠，溶剂为水；其中所述硅酸钠的浓度为18g/L，氢氧化钠的浓度为3g/L。然后将所述铝型材粗品连接电源正极，不锈钢板连接电源负极，将所述铝型材粗品和不锈钢板浸泡在所述电解液中，开启电源进行微弧氧化，所述微弧氧化的参数为：正向电压350V，负向电压50V，正负向脉宽间隔1ms，微弧氧化时间为10min，氧化完成后切断电源，将所述铝型材粗品取下，用去离子水清洗，烘干，获得处理后铝型材；
(3)配置浸泡液I和浸泡液II，所述浸泡液I中包括硝酸、草酸、氯化钠、过氧化氢和水，其中水为溶剂；所述浸泡液II为氟钛酸铵的水溶液；其中所述浸泡液I中，各组分的浓度为：硝酸1.5mol/L，草酸0.06mol/L，氯化钠0.7mol/L，过氧化氢2mol/L；所述氟钛酸铵的水溶液中，氟钛酸铵的浓度为35g/L；将所述处理后铝型材浸泡在所述浸泡液I中50min，所述处理后铝型材浸泡在所述浸泡液I中的固液质量比为固/液＝1/15；然后将处理后铝型材取出，用去离子水冲洗，冲洗干净后再浸泡到所述浸泡液II中，冲洗干净后的铝型材再浸泡到所述浸泡液II中的固液质量比为固/液＝1/15；水浴恒温至50±2℃保温30min，保温结束后将处理后铝型材取出，用去离子水冲洗，烘干，获得所述特种铝型材。
实施例4
一种淋浴房用特种铝型材的生产工艺，包含如下步骤：
(1)将硅粉、铜粉、镁粉、三氟化镝粉末和铝粉混合均匀获得混合粉末，所述硅粉、铜粉、镁粉、三氟化镝粉末和铝粉混合质量比为硅粉：铜粉：镁粉：三氟化镝粉末：铝粉＝8：0.8：1.9：1：100；将所述混合粉末用液压机在模具中压制成型，然后将压紧的模具置于氩气氛围中，加热至570±10℃保温60min，保温结束后冷却至220±10℃范围内保温40min，然后空冷至常温，打开模具，即获得所述铝型材粗品；
(2)配置电解液，所述电解液中，溶质包括硅酸钠和氢氧化钠，溶剂为水；其中所述硅酸钠的浓度为20g/L，氢氧化钠的浓度为4g/L。然后将所述铝型材粗品连接电源正极，不锈钢板连接电源负极，将所述铝型材粗品和不锈钢板浸泡在所述电解液中，开启电源进行微弧氧化，所述微弧氧化的参数为：正向电压350V，负向电压50V，正负向脉宽间隔1ms，微弧氧化时间为10min，氧化完成后切断电源，将所述铝型材粗品取下，用去离子水清洗，烘干，获得处理后铝型材；
(3)配置浸泡液I和浸泡液II，所述浸泡液I中包括硝酸、草酸、氯化钠、过氧化氢和水，其中水为溶剂；所述浸泡液II为氟钛酸铵的水溶液；其中所述浸泡液I中，各组分的浓度为：硝酸1.6mol/L，草酸0.07mol/L，氯化钠0.8mol/L，过氧化氢2mol/L；所述氟钛酸铵的水溶液中，氟钛酸铵的浓度为40g/L；将所述处理后铝型材浸泡在所述浸泡液I中60min，所述处理后铝型材浸泡在所述浸泡液I中的固液质量比为固/液＝1/15；然后将处理后铝型材取出，用去离子水冲洗，冲洗干净后再浸泡到所述浸泡液II中，冲洗干净后的铝型材再浸泡到所述浸泡液II中的固液质量比为固/液＝1/15；水浴恒温至50±2℃保温40min，保温结束后将处理后铝型材取出，用去离子水冲洗，烘干，获得所述特种铝型材。
对比例1
一种作为对比的工艺，包含如下步骤：
(1)将硅粉、铜粉、镁粉和铝粉混合均匀获得混合粉末，所述硅粉、铜粉、镁粉和铝粉混合质量比为硅粉：铜粉：镁粉：铝粉＝6：0.5：1.3：100；将所述混合粉末用液压机在模具中压制成型，然后将压紧的模具置于氩气氛围中，加热至570±10℃保温50min，保温结束后冷却至220±10℃范围内保温30min，然后空冷至常温，打开模具，即获得所述铝型材粗品；
(2)配置电解液，所述电解液中，溶质包括硅酸钠和氢氧化钠，溶剂为水；其中所述硅酸钠的浓度为17g/L，氢氧化钠的浓度为3g/L。然后将所述铝型材粗品连接电源正极，不锈钢板连接电源负极，将所述铝型材粗品和不锈钢板浸泡在所述电解液中，开启电源进行微弧氧化，所述微弧氧化的参数为：正向电压350V，负向电压50V，正负向脉宽间隔1ms，微弧氧化时间为10min，氧化完成后切断电源，将所述铝型材粗品取下，用去离子水清洗，烘干，获得处理后铝型材；
(3)配置浸泡液I和浸泡液II，所述浸泡液I中包括硝酸、草酸、氯化钠、过氧化氢和水，其中水为溶剂；所述浸泡液II为氟钛酸铵的水溶液；其中所述浸泡液I中，各组分的浓度为：硝酸1.5mol/L，草酸0.05mol/L，氯化钠0.7mol/L，过氧化氢1mol/L；所述氟钛酸铵的水溶液中，氟钛酸铵的浓度为35g/L；将所述处理后铝型材浸泡在所述浸泡液I中50min，所述处理后铝型材浸泡在所述浸泡液I中的固液质量比为固/液＝1/15；然后将处理后铝型材取出，用去离子水冲洗，冲洗干净后再浸泡到所述浸泡液II中，冲洗干净后的铝型材再浸泡到所述浸泡液II中的固液质量比为固/液＝1/15；水浴恒温至50±2℃保温30min，保温结束后将处理后铝型材取出，用去离子水冲洗，烘干，获得本对比例的铝型材。
对比例2
一种作为对比的工艺，包含如下步骤：
(1)将硅粉、铜粉、镁粉、三氟化镝粉末和铝粉混合均匀获得混合粉末，所述硅粉、铜粉、镁粉、三氟化镝粉末和铝粉混合质量比为硅粉：铜粉：镁粉：三氟化镝粉末：铝粉＝6：0.5：1.3：0.6：100；将所述混合粉末用液压机在模具中压制成型，然后将压紧的模具置于氩气氛围中，加热至570±10℃保温50min，保温结束后冷却至220±10℃范围内保温30min，然后空冷至常温，打开模具，即获得所述铝型材粗品；
(2)配置电解液，所述电解液中，溶质包括硅酸钠和氢氧化钠，溶剂为水；其中所述硅酸钠的浓度为17g/L，氢氧化钠的浓度为3g/L。然后将所述铝型材粗品连接电源正极，不锈钢板连接电源负极，将所述铝型材粗品和不锈钢板浸泡在所述电解液中，开启电源进行微弧氧化，所述微弧氧化的参数为：正向电压350V，负向电压50V，正负向脉宽间隔1ms，微弧氧化时间为10min，氧化完成后切断电源，将所述铝型材粗品取下，用去离子水清洗，烘干，获得处理后铝型材；
(3)配置浸泡液I，所述浸泡液I中包括硝酸、草酸、氯化钠、过氧化氢和水，其中水为溶剂；其中所述浸泡液I中，各组分的浓度为：硝酸1.5mol/L，草酸0.05mol/L，氯化钠0.7mol/L，过氧化氢1mol/L；将所述处理后铝型材浸泡在所述浸泡液I中50min，所述处理后铝型材浸泡在所述浸泡液I中的固液质量比为固/液＝1/15；然后将处理后铝型材取出，用去离子水冲洗，烘干，获得本对比例所述铝型材。
对比例3
一种作为对比的工艺，包含如下步骤：
(1)将硅粉、铜粉、镁粉、三氟化镝粉末和铝粉混合均匀获得混合粉末，所述硅粉、铜粉、镁粉、三氟化镝粉末和铝粉混合质量比为硅粉：铜粉：镁粉：三氟化镝粉末：铝粉＝6：0.5：1.3：0.6：100；将所述混合粉末用液压机在模具中压制成型，然后将压紧的模具置于氩气氛围中，加热至570±10℃保温50min，保温结束后冷却至220±10℃范围内保温30min，然后空冷至常温，打开模具，即获得所述铝型材粗品；
(2)配置电解液，所述电解液中，溶质包括硅酸钠和氢氧化钠，溶剂为水；其中所述硅酸钠的浓度为17g/L，氢氧化钠的浓度为3g/L。然后将所述铝型材粗品连接电源正极，不锈钢板连接电源负极，将所述铝型材粗品和不锈钢板浸泡在所述电解液中，开启电源进行微弧氧化，所述微弧氧化的参数为：正向电压350V，负向电压50V，正负向脉宽间隔1ms，微弧氧化时间为10min，氧化完成后切断电源，将所述铝型材粗品取下，用去离子水清洗，烘干，获得处理后铝型材；
(3)配置浸泡液II，所述浸泡液II为氟钛酸铵的水溶液；所述氟钛酸铵的水溶液中，氟钛酸铵的浓度为35g/L；将所述处理后铝型材浸泡在所述浸泡液II中，铝型材浸泡到所述浸泡液II中的固液质量比为固/液＝1/15；水浴恒温至50±2℃保温30min，保温结束后将处理后铝型材取出，用去离子水冲洗，烘干，获得本对比例所述铝型材。
实施例5
分别测试上述各实施例和对比例所述方法工艺制备的铝型材的腐蚀电位。测试在电化学工作站CHI660E上进行，其中测试溶液为溶质质量百分数为3.5％的氯化钠的水溶液，待测铝型材为工作电极，铂电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，扫描频率设定为1mV/s。结果如表1所示。使用维氏硬度计测试上述各实施例和对比例所述方法工艺制备的铝型材表面维氏硬度，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0004020733830000071
Figure BDA0004020733830000081
由表1可知，采用本发明所述方法制备的铝型材具有良好的耐腐蚀性能和高的表面硬度，这使得铝型材能够适用于对耐腐蚀性能要求较高的淋浴房等场所，且较高的表面硬度使得铝型材获得一定的耐磨性，长期使用也不容易划伤磨损，提高了其使用有效期。对比实施例2和对比例可知，采用本发明所述的浸泡液I和浸泡液II处理铝型材后，能够显著地使得铝型材的腐蚀电位正向移动，证明了处理能够降低铝型材的腐蚀倾向，有效提高了其耐腐蚀性。添加三氟化镝粉末对铝型材的硬度改善明显，这可能是由于第二项强化效果所致。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种淋浴房用特种铝型材的生产工艺，其特征在于，包含如下步骤：
(1)将硅粉、铜粉、镁粉、三氟化镝粉末和铝粉混合均匀获得混合粉末，将所述混合粉末用液压机在模具中压制成型，然后将压紧的模具置于氩气氛围中，加热至570±10℃保温40～60min，保温结束后冷却至220±10℃范围内保温30～40min，然后空冷至常温，打开模具，即获得所述铝型材粗品；
(2)配置电解液，然后将所述铝型材粗品连接电源正极，不锈钢板连接电源负极，将所述铝型材粗品和不锈钢板浸泡在所述电解液中，开启电源进行微弧氧化，氧化完成后切断电源，将所述铝型材粗品取下，用去离子水清洗，烘干，获得处理后铝型材；
(3)配置浸泡液I和浸泡液II，所述浸泡液I中包括硝酸、草酸、氯化钠、过氧化氢和水，其中水为溶剂；所述浸泡液II为氟钛酸铵的水溶液；将所述处理后铝型材浸泡在所述浸泡液I中50～60min，然后将处理后铝型材取出，用去离子水冲洗，冲洗干净后再浸泡到所述浸泡液II中，水浴恒温至50±2℃保温30～40min，保温结束后将处理后铝型材取出，用去离子水冲洗，烘干，获得所述特种铝型材。
2.根据权利要求1所述的一种淋浴房用特种铝型材的生产工艺，其特征在于，所述硅粉、铜粉、镁粉、三氟化镝粉末和铝粉混合质量比为硅粉：铜粉：镁粉：三氟化镝粉末：铝粉＝4～8：0.3～0.8：0.9～1.9：0.4～1：100。
3.根据权利要求1所述的一种淋浴房用特种铝型材的生产工艺，其特征在于，所述电解液中，溶质包括硅酸钠和氢氧化钠，溶剂为水；其中所述硅酸钠的浓度为15～20g/L，氢氧化钠的浓度为2～4g/L。
4.根据权利要求1所述的一种淋浴房用特种铝型材的生产工艺，其特征在于，所述微弧氧化的参数为：正向电压350～400V，负向电压50～60V，正负向脉宽间隔1ms，微弧氧化时间为10min。
5.根据权利要求1所述的一种淋浴房用特种铝型材的生产工艺，其特征在于，所述浸泡液I中，各组分的浓度为：硝酸1.4～1.6mol/L，草酸0.04～0.07mol/L，氯化钠0.6～0.8mol/L，过氧化氢1～2mol/L；所述氟钛酸铵的水溶液中，氟钛酸铵的浓度为30～40g/L。
6.根据权利要求1所述的一种淋浴房用特种铝型材的生产工艺，其特征在于，所述处理后铝型材浸泡在所述浸泡液I中的固液质量比为固/液＝1/15；冲洗干净后的铝型材再浸泡到所述浸泡液II中的固液质量比为固/液＝1/15。
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