CN116334716A - 一种异型铝合金阳极氧化表面处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异型铝合金阳极氧化表面处理工艺，涉及铝合金生产技术领域，将铝合金加工件置于真空炉内灼烧，并退火；使用棉布沾取油污去除剂擦拭铝合金表面，对铝合金表面进行去油污处理；将去油后的铝合金加工件放入到盛有碱性溶液的容器中浸泡3‑6min，并且将碱性溶液温度保持在75℃以上；将预处理后的铝合金加工件放入盛有酸性电解液的容器中，以不锈钢或钛合金作为阴极，搅拌辅助反应；在酸性电解液中通入2A/dm2密度的恒定电流，反应50‑55min，再用去离子水清洗晾干；将铝合金加工件氟钛酸铵溶液(35g/L)中浸泡一定时间进行封孔处理，溶液温度控制在50±3℃；将达到封闭时间后的铝合金加工件取出，烘干。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金生产技术领域，具体涉及一种异型铝合金阳极氧化表面处理工艺。
背景技术
铝合金作为一种常用的合金材料，具有硬度高、密度低、加工性能好、导电导热性好和可热处理强化等优点，在建筑、汽车、电力及航天航空等领域有着良好的应用前景。
铝合金表面通常都会有一层致密的氧化膜，其主要成分为氧化铝。氧化膜的存在形式通常有两种，一种是铝合金在大气中形成的天然氧化膜，约为4～5nm，这层氧化膜结构疏松且耐蚀性较差；另一种是采用化学氧化或电化学氧化的方法在铝合金表面制备出的氧化膜，这层氧化膜厚度可达数百微米，而且具有高硬度、高耐磨性、与基体结合牢固、强吸附能力和高耐蚀性等优点。
现有的铝合金阳极氧化表面处理工艺采用沸水和微弧氧化膜的表面反应生成金属氧化物沉淀在孔洞中起到封孔效果，能够显著增加耐腐蚀性，这种方式的封闭可以有效提升氧化膜的耐腐蚀性得到提高，但是随着对铝合金封孔大小的要求越来越高，因此需要一种防腐性能更优异的异型铝合金阳极氧化表面处理工艺。
发明内容
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种异型铝合金阳极氧化表面处理工艺，包括如下步骤：
S101：将铝合金加工件置于真空炉内灼烧，并退火；
S102：使用棉布沾取油污去除剂擦拭铝合金表面，对铝合金表面进行去油污处理；
S103：将去油后的铝合金加工件放入到盛有碱性溶液的容器中浸泡3-6mi n，并且将碱性溶液温度保持在75℃以上；
S104：将预处理后的铝合金加工件放入盛有酸性电解液的容器中，以不锈钢或钛合金作为阴极，搅拌辅助反应；
S105：在酸性电解液中通入2A/dm2密度的恒定电流，反应50-55mi n，再用去离子水清洗晾干；
S106：将铝合金加工件氟钛酸铵溶液(35g/L)中浸泡一定时间进行封孔处理，溶液温度控制在50±3℃；
S107：将达到封闭时间后的铝合金加工件取出，烘干。
作为本申请优选的技术方案，在步骤S101中真空炉内温度为250-300℃，退火时间为140-160mi n。
作为本申请优选的技术方案，在步骤S101中还包括如下步骤，将铝合金加工件在真空炉内保温30mi n，之后取出铝合金加工件并利用抛光机打磨8-10mi n。
作为本申请优选的技术方案，所述酸性电解液为硫酸电解液、草酸电解液以及咯酸电解液的一种。
作为本申请优选的技术方案，所述油污去除剂为丙酮试剂。
作为本申请优选的技术方案，在步骤S104中铝合金加工件和不锈钢或钛合金之间保留3-5cm的间距。
作为本申请优选的技术方案，所述步骤S106中一定时间的选择范围是膜厚*(1.0-1.2)/cm*105mi n。
作为本申请优选的技术方案，在步骤S105结束后，将铝合金加工件放入酸性溶解液中，溶解15mi n，去掉一次氧化膜，之后重复S104-S105，完成二次氧化。
作为本申请优选的技术方案，所述酸性溶解液为6.0％的磷酸和1.8％的铬酸混合溶液，温度保持在45～80℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本工艺通过将铝合金加工件在氟钛酸铵溶液内浸泡的时间控制在膜厚*(1.0-1.2)/cm*105mi n之内，提出一种新的铝合金阳极氧化表面处理工艺，实现了对传统工艺的创新，并且利用实验验证了该工艺的可行性和可靠性，对提高铝合金抗腐蚀性能，提高铝合金阳极氧化膜制备质量；
2、通过在酸性电解液中通入2A/dm2密度的恒定电流，在电化学反应的过程中，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，若出现电流升高电压降低的情况，则说明氧化膜已经击穿，则停止氧化，取出工件进行检查，进而控制铝合金加工件的电化学反应时长，使得氧化膜生长充分。
附图说明：
图1为本发明实施例中一种异型铝合金阳极氧化表面处理工艺的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
实施例：
参见图1所示，本实施例提供的一种异型铝合金阳极氧化表面处理工艺。
一种异型铝合金阳极氧化表面处理工艺，包括如下步骤：
(1)铝合金加工件的预处理：自然氧化膜的初步去除，将铝合金加工件置于真空炉内灼烧，真空炉内保持250℃的温度，之后退火140mi n，将铝合金加工件在真空炉内保温30mi n，在铝合金加工件的温度逐渐降低后取出并利用抛光机打磨8mi n，初步去除自然氧化膜，铝合金加工件高温退火后可以舒缓铝合金的内应力，提升结构强度；
表面油污的去除，使用棉布沾取丙酮试剂擦拭铝合金表面，使铝合金加工件表面的油污得到去除，随后将铝合金加工件放入离子水中清洁；
自然氧化膜的碱蚀，将去油后的铝合金加工件放入到盛有碱性溶液的容器中浸泡3-6mi n，碱性溶剂为50g/L的氢氧化钠溶液和碱蚀添加剂，并且将碱性溶液温度保持在75℃以上；氢氧化钠溶液和碱蚀添加剂不仅能除去铝合金加工件表面的氧化膜，对铝合金加工件的基体也有一定的整平作用。
(2)氧化膜的生成，将预处理后的铝合金加工件放入盛有酸性电解液的容器中，硫酸电解液、草酸电解液以及咯酸电解液的一种，采用以不锈钢作为阴极，铝合金加工件为阳极，并且让铝合金加工件和不锈钢之间保留3-5cm的间距，在酸性电解液中通入2A/dm2密度的恒定电流，反应50-55mi n，再用去离子水清洗晾干；在氧化过程中对电解液不断进行搅拌，使电解液与铝合金充分发生电化学反应，使铝合金表层形成一层厚实、均匀、紧密的阳极氧化膜，氧化膜可将铝合金与外界隔离，减少铝合金本体的氧化反应，以此增强铝合金的抗腐蚀性能。
在电化学反应的过程中，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；若出现电流升高电压降低的情况，则说明氧化膜已经击穿，则停止氧化，取出工件进行检查。
在本步骤中优选将浓度为15g/L的硫酸与浓度为20g/L的铝离子放入到电解液制备容器中，对两种试剂进行搅拌，使其充分融合，硫酸与铝离子的比例为3：7。
(3)氧化膜的二次形成，在氧化膜生成后，将铝合金加工件放入酸性溶解液中，溶解15mi n，去掉一次氧化膜，之后重复氧化膜的生成步骤，完成二次氧化。
优选的，酸性溶解液为6.0％的磷酸和1.8％的铬酸混合溶液，温度保持在45～80℃，此酸性溶解液对铝合金加工件的结构产生的影响较小，可以很大程度上保留铝合金加工件强度。二次氧化后的铝合金加工件表面氧化膜致密、厚实，表面孔隙较少，通常生成的氧化膜厚度在38-45um。
(4)对氧化膜的封孔处理，在阳极氧化处理后，生成的氧化膜表面孔隙率比较高，导致氧化膜的吸附性较强，容易吸收空气中的灰尘，因此在制备阳极氧化膜后需要对其进行封闭处理，使其起到良好的保护作用，具体的步骤为，将铝合金加工件在氟钛酸铵溶液(35g/L)中浸泡一定时间进行封孔处理，溶液温度控制在50±3℃；
将达到封闭时间后的铝合金加工件取出，烘干。
优选的，封孔处理时间的选择范围是膜厚*(1.0-1.2)/cm*105mi n。封孔时间时间太短会导致封孔不完全，造成封孔不良，时间太长易引起型材表面起灰，影响外观质量。
效果验证：选取3004铝合金作为实验对象，选取的铝合金规格为20mm*50mm*50mm，主要成分为0.20％铜、0.30％镁、0.60％锌、0.15％铁、0.35％硅，剩余为铝，准备6个铝合金加工件作为试样。
实验标准为：将铝合金试件经过本工艺加工后进行晾晒，在显微镜下对每个铝合金试件的表面孔洞进行观察，取十个孔洞的直径并去掉最大值和最小值，之后计算铝合金试件表面孔洞的平均直径并记录到表格。实验以铝合金表面孔洞直径大小作为检验工艺的依据，孔洞直径越小，表示铝合金阳极氧化表面处理效果越优异，具体观察情况如下表所示：
| 铝合金试样序号 | 本工艺的孔洞直径 | 传统工艺的孔洞直径 |
| 1 | 12.40um | 50um |
| 2 | 18.50um | 50um |
| 3 | 14.70um | 50um |
| 4 | 24.80um | 50um |
| 5 | 20.10um | 50um |
| 6 | 19.90um | 50um |
由上表可知：采用本工艺铝合金表面孔洞的孔径最大仅为24.80um，而采用传统工艺铝合金表面孔洞的孔径通常为50mm，因此实验结果证明了此次设计工艺可以使铝合金表面形成一层紧密的、均匀的、连续的阳极氧化膜，有效降低氧化膜的表面孔径大小，相较于传统工艺本工艺可以使铝合金的抗腐蚀性能更强，更适用于铝合金阳极氧化表面处理。
综上：通过对铝合金高温退火、机械抛光、清洗去油、化学抛光以及除灰等预处理，去除铝合金表面的油污和自然氧化膜；将铝合金放置在制备的硫酸电解液中，接通2A/dm2恒定电流，以不锈钢作为阴极，对铝合金阳极氧化膜进行制备；通过利用氟钛酸铵溶液对铝合金进行封闭处理，对铝合金阳极氧化膜表层的微孔进行填充和封闭。经实验证明，应用设计工艺后铝合金表面孔径的大小小于传统工艺的表面孔径，能够对铝合金起到良好的保护作用。
实施例二：本实施例与实施例一的区别之处在于：铝合金加工件的预处理：自然氧化膜的初步去除，将铝合金加工件置于真空炉内灼烧，真空炉内保持300℃的温度，之后退火160mi n，将铝合金加工件在真空炉内保温30mi n，在铝合金加工件的温度逐渐降低后取出并利用抛光机打磨10mi n，初步去除自然氧化膜，铝合金加工件高温退火后可以舒缓铝合金的内应力，提升结构强度。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
Claims (9)
1.一种异型铝合金阳极氧化表面处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S101：将铝合金加工件置于真空炉内灼烧，并退火；
S102：使用棉布沾取油污去除剂擦拭铝合金表面，对铝合金表面进行去油污处理；
S103：将去油后的铝合金加工件放入到盛有碱性溶液的容器中浸泡3-6min，并且将碱性溶液温度保持在75℃以上；
S104：将预处理后的铝合金加工件放入盛有酸性电解液的容器中，以不锈钢或钛合金作为阴极，搅拌辅助反应；
S105：在酸性电解液中通入2A/dm2密度的恒定电流，反应50-55min，再用去离子水清洗晾干；
S106：将铝合金加工件氟钛酸铵溶液(35g/L)中浸泡一定时间进行封孔处理，溶液温度控制在50±3℃；
S107：将达到封闭时间后的铝合金加工件取出，烘干。
2.如权利要求1所述的异型铝合金阳极氧化表面处理工艺，其特征在于：在步骤S101中真空炉内温度为250-300℃，退火时间为140-160min。
3.如权利要求2所述的异型铝合金阳极氧化表面处理工艺，其特征在于：在步骤S101中还包括如下步骤，将铝合金加工件在真空炉内保温30min，之后取出铝合金加工件并利用抛光机打磨8-10min。
4.如权利要求1所述的异型铝合金阳极氧化表面处理工艺，其特征在于：所述酸性电解液为硫酸电解液、草酸电解液以及咯酸电解液的一种。
5.如权利要求1所述的异型铝合金阳极氧化表面处理工艺，其特征在于：所述油污去除剂为丙酮试剂。
6.如权利要求1所述的异型铝合金阳极氧化表面处理工艺，其特征在于：在步骤S104中铝合金加工件和不锈钢或钛合金之间保留3-5cm的间距。
7.如权利要求1所述的异型铝合金阳极氧化表面处理工艺，其特征在于：所述步骤S106中一定时间的选择范围是膜厚*(1.0-1.2)/cm*105min。
8.如权利要求1所述的异型铝合金阳极氧化表面处理工艺，其特征在于：在步骤S105结束后，将铝合金加工件放入酸性溶解液中，溶解15min，去掉一次氧化膜，之后重复S104-S105，完成二次氧化。
9.如权利要求8所述的异型铝合金阳极氧化表面处理工艺，其特征在于：所述酸性溶解液为6.0％的磷酸和1.8％的铬酸混合溶液，温度保持在45～80℃。
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|---|---|---|---|
| CN202310269278.8A CN116334716A (zh) | 2023-03-20 | 2023-03-20 | 一种异型铝合金阳极氧化表面处理工艺 |
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