TWI477650B - 鋁及鋁合金表面防腐處理方法及其鋁製品 - Google Patents

鋁及鋁合金表面防腐處理方法及其鋁製品 Download PDF

Info

Publication number
TWI477650B
TWI477650B TW100100114A TW100100114A TWI477650B TW I477650 B TWI477650 B TW I477650B TW 100100114 A TW100100114 A TW 100100114A TW 100100114 A TW100100114 A TW 100100114A TW I477650 B TWI477650 B TW I477650B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
aluminum
layer
molybdate
preserving
substrate
Prior art date
Application number
TW100100114A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201229313A (en
Inventor
Hsin Pei Chang
wen rong Chen
Huann Wu Chiang
Cheng Shi Chen
Dun Mao
Original Assignee
Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hon Hai Prec Ind Co Ltd filed Critical Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority to TW100100114A priority Critical patent/TWI477650B/zh
Publication of TW201229313A publication Critical patent/TW201229313A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI477650B publication Critical patent/TWI477650B/zh

Links

Landscapes

  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

鋁及鋁合金表面防腐處理方法及其鋁製品
本發明涉及一種鋁及鋁合金表面防腐處理方法及其鋁製品。
鋁合金具有品質輕、散熱性能好等優點，在通訊、電子、交通運輸、建築及航太航空等領域應用廣泛。在空氣中鋁合金表面會形成氧化鋁保護膜，在一般的大氣環境下，鋁合金表面的氧化鋁膜能夠有效地對鋁合金基體進行保護，然，在含有電解質的濕氣中，例如海洋表面大氣環境，鋁合金表面容易出現點蝕，嚴重破環鋁合金製品的外觀，同時導致採用鋁或鋁合金製作的產品的使用壽命縮短。
為了提高鋁合金的耐腐蝕性能，通常需要對鋁合金表面進行表面成膜處理，常見的處理手段有陽極氧化處理、烤漆等，然，該等工藝都存在較大的環境污染問題。而真空鍍膜(PVD)技術雖係一種非常環保的鍍膜工藝，且可鍍製的膜層種類豐富、耐磨性能優異，然，鋁合金表面通常具有較多的凹陷或孔隙，而PVD工藝沉積的膜層通常具有基體表面的仿形結構，且沉積於該等凹陷或空隙內的膜層往往其他區域的要薄，故在使用過程中，所述凹陷或空隙區域往往更容易發生點蝕，使膜層無法有效地防止鋁合金基體被防腐。
有鑒於此，有必要提供一種可有效提高鋁及鋁合金防腐性能的防腐處理方法。
另外，還有必要提供一種由上述方法製得的鋁製品。
一種鋁及鋁合金表面防腐處理方法，包括以下步驟：提供鋁基體；對鋁基體進行化學除油；採用以鉬酸鹽為主要成膜劑的成膜溶液對鋁基體進行化學轉化處理，以於鋁基體上形成鉬酸鹽轉化膜；通過真空鍍膜方法在該鉬酸鹽轉化膜上形成由難熔化合物組成的陶瓷塗層。
由上述鋁及鋁合金表面防腐處理方法所獲得的鋁製品，包括鋁基體、形成於鋁基體表面的鉬酸鹽轉化膜及形成於該鉬酸鹽轉化膜上的由難熔化合物組成的陶瓷塗層，該鉬酸鹽轉化膜係採用以鉬酸鹽為主要成膜劑的成膜溶液對鋁基體進行化學轉化處理形成。
本發明的鋁及鋁合金表面防腐處理方法先通過化學轉化處理於鋁基體上沉積一層鉬酸鹽轉化膜，然後於該鉬酸鹽轉化膜上鍍覆防腐、耐磨的陶瓷塗層。其中該鉬酸鹽轉化膜一方面將鋁基體表面平整化，另一方面鉬酸鹽轉化膜自身結構緻密，阻擋性好，化學穩定性高，與鋁基體結合力強，具有良好的防腐功能。配合外層防腐、耐磨的陶瓷塗層，可保護鈰鹽轉化膜不易受到機械損傷，使製備的鋁製品具有良好的抗腐蝕性能。
10‧‧‧鋁製品
20‧‧‧鋁基體
30‧‧‧鉬酸鹽轉化膜
40‧‧‧陶瓷塗層
41‧‧‧氧化鋁層
42‧‧‧氮化鋁層
43‧‧‧氮氧化鋁層
44‧‧‧氮氧化鉻層
1‧‧‧磁控濺射設備
2‧‧‧真空室
3‧‧‧真空泵
4‧‧‧轉架
5‧‧‧鋁靶
6‧‧‧鉻靶
7‧‧‧氣源通道
圖1為由本發明一實施例的鋁及鋁合金表面防腐處理方法所製得的鋁製品的剖視示意圖。
圖2為由本發明另一實施例的鋁及鋁合金表面防腐處理方法所製得的鋁製品的剖視示意圖。
圖3為本發明一實施例的鋁及鋁合金表面防腐處理方法中所用真空鍍膜設備示意圖。
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖與實施例對本發明進行進一步詳細說明。
本發明較佳實施例鋁及鋁合金表面防腐處理方法包括如下步驟：請參閱圖1，提供鋁基體20。該鋁基體20的材質可以為純鋁或鋁合金。
對鋁基體20進行化學除油。化學除油係將鋁基體20浸漬於60-80℃的除油溶液中30-60s。所用除油溶液為含25-30g/L碳酸鈉(Na2CO3)、20-25g/L磷酸三鈉(Na3PO4．12H2O)及1-3g/L乳化劑的水溶液，其中所述乳化劑可用0P-10乳化劑，其主要組分為烷基酚與環氧乙烷的縮合物。
對鋁基體20進行堿蝕處理。該堿蝕處理步驟係將鋁基體20浸漬於40-50℃的鹼性蝕刻液中3-5s。所用鹼性蝕刻液為含40-70g/L氫氧化鈉(NaOH)、10-20g/LNa3PO4．12H2O、25-30g/LNa2CO3及40-50g/L氟化鈉(NaF)的水溶液。該堿蝕處理一方面用於溶解消低鋁基體20上突出的部位，使鋁基體20表面趨於平整，另一方 面可進一步去除鋁基體20表面的油污。
採用以鉬酸鹽為主要成膜劑的成膜溶液對鋁基體20進行化學轉化處理，以於鋁基體20上形成鉬酸鹽轉化膜30。該成膜溶液可為含8-15g/L鉬酸鈉(Na2MnO4)、1-3g/L氟化鈉及6-10g/L高錳酸鉀的水溶液，該成膜溶液的pH值為2-4。較佳地，該成膜溶液為含10g/L鉬酸鈉、1g/L氟化鈉及8g/L高錳酸鉀的水溶液，其pH值為3。處理方法可將經上述堿蝕處理的鋁基體20浸泡於25-40℃的該成膜溶液中4-7分鐘，浸泡過程中可攪拌成膜溶液。較佳地，浸泡過程中該成膜溶液的溫度保持為30℃，浸泡時間為5-6分鐘。
然後，對形成有所述鉬酸鹽轉化膜30的鋁基體20進行真空鍍膜處理，以在鉬酸鹽轉化膜30上形成由難熔化合物組成的陶瓷塗層40。該陶瓷塗層40包括一層或多層金屬難熔化合物層，該金屬難熔化合物可選自鈦、鋁、鉻、鋯及鈷的氮化物、氧化物、氮碳化物及氮氧化物中的一種或幾種的組合。在一個實施例中，該陶瓷塗層40包括一層氧化鋁(Al2O3)層41、一層氮化鋁(AlN)層42及一層氮氧化鋁(AlON)層43，該氧化鋁層41直接形成於該鉬酸鹽轉化膜30上，該氮化鋁層42形成於該氧化鋁層41上，該氮氧化鋁層43形成於該氮化鋁層42上。
請參閱圖2，在另一實施例中，該陶瓷塗層40包括一層氮氧化鋁(AlON)層43及一層氮氧化鉻(CrON)層44。該氮氧化鋁層43直接形成於該鉬酸鹽轉化膜30上，該氮氧化鉻層44形成於該氮氧化鋁層43上。
該真空鍍膜處理可採用磁控濺射或電弧離子鍍，下麵以磁控濺射製備該氮氧化鋁層43及該氮氧化鉻層44為例對該真空鍍膜處理進 行說明。
請參閱圖3，提供一磁控濺射設備1，磁控濺射設備1包括一真空室2、用以對真空室2抽真空的真空泵3以及與真空室2相通的氣源通道7。該真空室2內設有轉架4及相對設置的鋁靶5和鉻靶6。轉架4帶動鋁基體20做圓周運行，且鋁基體20在隨轉架4運行的同時也進行自轉。鍍膜時，濺射氣體與反應氣體經由氣源通道7進入真空室2。
在該鉬酸鹽轉化膜30上濺射該氮氧化鋁層43。將形成有該鉬酸鹽轉化膜30的鋁基體20放置於磁控濺射設備1的轉架4上，對真空室2抽真空至6.0×10-3~8.0×10-3Pa後通入濺射氣體氬氣，氬氣流量為150~300sccm(標準狀態毫升/分鐘)，同時通入反應氣體氮氣和氧氣，氧氣流量為30~60sccm，氮氣流量為15~40sccm，鋁基體20施加偏壓至-100~-300V，開啟鋁靶5，鋁靶5的功率為8~10kw，調節真空室2內溫度為100~150℃，轉架4的轉速為0.5~1.0rpm(revolution per minute，轉/分鐘)，對鋁基體20濺射0.5~1小時，以於鉬酸鹽轉化膜30表面形成該氮氧化鋁層43。
在氮氧化鋁層43上濺射該氮氧化鉻層44。關閉鋁靶5，開啟鉻靶6，鉻靶6的功率為8~10kw，調節氧氣流量為40~100sccm，氮氣流量為30~60sccm，其他參數保持不變，濺射0.5~2小時，以在該氮氧化鋁層43上沉積一層氮氧化鉻層44。
鍍膜結束後，關閉負偏壓及鉻靶6電源，停止通入氬氣和氮氣，待所述氮氧化鉻層44冷卻後，向真空室2內通入空氣，打開真空室門，取出鍍覆好的鋁製品10。
請參閱圖1，由上述鋁及鋁合金表面防腐處理方法所獲得的鋁製品10，包括鋁基體20、形成於鋁基體20表面的鉬酸鹽轉化膜30及形成於該鉬酸鹽轉化膜30上的由難熔化合物組成的陶瓷塗層40。該鉬酸鹽轉化膜30係採用以鉬酸鹽為主要成膜劑的成膜溶液對鋁基體20進行化學轉化處理形成。該陶瓷塗層40包括一層或多層金屬難熔化合物層，該金屬難熔化合物可選自鈦、鋁、鉻、鋯及鈷的氮化物、氧化物、氮碳化物及氮氧化物中的一種或幾種的組合。本實施例中，該陶瓷塗層40包括一層氧化鋁(Al2O3)層41、一層氮化鋁(AlN)層42及一層氮氧化鋁(AlON)層43，該氧化鋁層41直接形成於該鉬酸鹽轉化膜30上，該氮化鋁層42形成於該氧化鋁層41上，該氮氧化鋁層43形成於該氮化鋁層42上。
請參閱圖2，在另一實施例中，該陶瓷塗層40包括一層氮氧化鋁(AlON)層43及一層氮氧化鉻(CrON)層44。該氮氧化鋁層43直接形成於該鉬酸鹽轉化膜30上，該氮氧化鉻層44形成於該氮氧化鋁層43上。
對由本發明的防腐處理方法所製備的鋁製品10試樣進行35℃中性鹽霧(NaCl濃度為5%)測試。結果發現，鋁製品10試樣在72小時後才出現有腐蝕現象，具有良好的防腐性能。
本發明的鋁及鋁合金表面防腐處理方法先通過化學轉化處理於鋁基體20上沉積一層鉬酸鹽轉化膜30，然後於該鉬酸鹽轉化膜30上鍍覆防腐、耐磨的陶瓷塗層40。其中該鉬酸鹽轉化膜30一方面將鋁基體20表面平整化，另一方面鉬酸鹽轉化膜30自身結構緻密，阻擋性好，化學穩定性高，與鋁基體20結合力強，具有良好的防腐功能。配合外層防腐、耐磨的陶瓷塗層40，可保護鈰鹽轉化膜 30不易受到機械損傷，使製備的鋁製品10具有良好的抗腐蝕性能。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。
10‧‧‧鋁製品
20‧‧‧鋁基體
30‧‧‧鉬酸鹽轉化膜
40‧‧‧陶瓷塗層
41‧‧‧氧化鋁層
42‧‧‧氮化鋁層
43‧‧‧氮氧化鋁層

Claims (10)

  1. 一種鋁及鋁合金表面防腐處理方法，包括以下步驟：提供鋁基體；對鋁基體進行化學除油；採用以鉬酸鹽為主要成膜劑的成膜溶液對鋁基體進行化學轉化處理，以於鋁基體上形成一層鉬酸鹽轉化膜；通過真空鍍膜方法在該鉬酸鹽轉化膜上形成由難熔化合物組成的陶瓷塗層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其中所述化學轉化處理係將該鋁基體浸泡於25-40℃，含8-15g/L鉬酸鈉、1-3g/L氟化鈉及6-10g/L高錳酸鉀的成膜溶液中4-7分鐘，該成膜溶液的pH值為2-4。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其中所述化學轉化處理係將該鋁基體浸泡於30℃，含10g/L鉬酸鈉、1g/L氟化鈉及8g/L高錳酸鉀的成膜溶液中5-6分鐘，該成膜溶液的pH值為3。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其中所述陶瓷塗層包括一層或多層金屬難熔化合物層，該金屬難熔化合物選自鈦、鋁、鉻、鋯及鈷的氮化物、氧化物、氮碳化物及氮氧化物中的一種或幾種的組合。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之鋁及鋁合金表面防腐處理方法其中所述陶瓷塗層包括一層氧化鋁層、一層氮化鋁層及一層氮氧化鋁層，該氧化鋁層直接形成於該鉬酸鹽轉化膜上，該氮化鋁層形成於該氧化鋁層上，該氮氧化鋁層形成於該氮化鋁層上。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其中所述陶瓷塗層包括一層氮氧化鋁層及一層氮氧化鉻層，該氮氧化鋁層直接形成於該鉬酸鹽轉化膜上，該氮氧化鉻層形成於該氮氧化鋁層上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其中所述真空鍍膜方法為磁控濺射或電弧離子鍍中的一種。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其中所述鋁合金表面防腐處理方法還包括在所述浸鋅處理前對鋁基體進行堿蝕處理的步驟，該堿蝕處理係將該鋁基體浸漬於40-50℃，含40-70g/LNaOH、10-20g/LNa3PO4．12H2O、25-30g/LNa2CO3及40-50g/LNaF的水溶液中3-5s。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其中所述化學除油係將鋁基體浸漬於60-80℃，含25-30g/LNa2CO3、20-25g/LNa3PO4．12H2O及1-3g/L乳化劑的水溶液30-60s。
  10. 一種由申請專利範圍第1-9項之任意一項所述之鋁及鋁合金表面防腐處理方法所製備的鋁製品。
TW100100114A 2011-01-04 2011-01-04 鋁及鋁合金表面防腐處理方法及其鋁製品 TWI477650B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100100114A TWI477650B (zh) 2011-01-04 2011-01-04 鋁及鋁合金表面防腐處理方法及其鋁製品

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100100114A TWI477650B (zh) 2011-01-04 2011-01-04 鋁及鋁合金表面防腐處理方法及其鋁製品

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201229313A TW201229313A (en) 2012-07-16
TWI477650B true TWI477650B (zh) 2015-03-21

Family

ID=46933892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100100114A TWI477650B (zh) 2011-01-04 2011-01-04 鋁及鋁合金表面防腐處理方法及其鋁製品

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI477650B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3960676A (en) * 1972-10-04 1976-06-01 Kansai Paint Company, Ltd. Coating process for aluminum and aluminum alloy
US20070221295A1 (en) * 2006-03-22 2007-09-27 Tokai Rubber Industries, Ltd. Corrosion prevention method for aluminum-based metal component, and corrosion-proof aluminum-based metal product produced by the method
US20090280258A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Block William V Methods and compositions for coating aluminum substrates

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3960676A (en) * 1972-10-04 1976-06-01 Kansai Paint Company, Ltd. Coating process for aluminum and aluminum alloy
US20070221295A1 (en) * 2006-03-22 2007-09-27 Tokai Rubber Industries, Ltd. Corrosion prevention method for aluminum-based metal component, and corrosion-proof aluminum-based metal product produced by the method
US20090280258A1 (en) * 2008-05-09 2009-11-12 Block William V Methods and compositions for coating aluminum substrates

Also Published As

Publication number Publication date
TW201229313A (en) 2012-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8852358B2 (en) Process for surface treating aluminum or aluminum alloy and article made with same
US20120171511A1 (en) Process for surface treating aluminum or aluminum alloy and article made with same
US20050241679A1 (en) Stripping apparatus and method for removal of coating on metal surfaces
US20120171500A1 (en) Process for surface treating magnesium alloy and article made with same
JP2007519825A (ja) 膜除去法および膜除去法を実施するための単チャンバ装置
US20120251746A1 (en) Device housing and method for making the same
CN102925851A (zh) 铝及铝合金表面二段气体氮化方法
US20120270035A1 (en) Process for surface treating magnesium alloy and article made with same
TWI477650B (zh) 鋁及鋁合金表面防腐處理方法及其鋁製品
TWI477651B (zh) 鎂合金表面防腐處理方法及其鎂製品
US8784994B2 (en) Process for surface treating magnesium alloy and article made with same
TWI477649B (zh) 鎂合金表面防腐處理方法及其鎂製品
TWI477638B (zh) 鎂合金表面防腐處理方法及其鎂製品
CN102560484B (zh) 镁合金表面防腐处理方法及其镁制品
US20200199734A1 (en) Magnesium alloy surface coating method and corrosion-resistant magnesium alloy prepared thereby
US20120121895A1 (en) Anti-corrosion treatment process for aluminum or aluminum alloy and aluminum or aluminum alloy article thereof
TWI477652B (zh) 鋁及鋁合金表面防腐處理方法及其鋁製品
CN102758179A (zh) 铝合金防腐处理方法及其铝合金制品
CN102756513A (zh) 铝合金或镁合金防腐处理方法及铝合金或镁合金制品
CN104060228B (zh) 一种钢表面高硬铝钛陶瓷膜的制备方法
JP3850253B2 (ja) 塗膜密着性および耐食性に優れたアルミニウム下地処理材
CN102560392A (zh) 铝及铝合金表面防腐处理方法及其制品
US20040115448A1 (en) Corrosion resistant magnesium and magnesium alloy and method of producing same
TWI477636B (zh) 鋁及鋁合金表面防腐處理方法及其鋁製品
TWI471434B (zh) 鍍膜件及其製備方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees