一種鋁材的表面處理工藝制造技術

本發明專利技術提供了一種鋁材的表面處理工藝，通過浸泡氯化鈹和水熱表面改性，在鋁材表面形成微納米的含氟的鈹鋁氫氧化物層，然后通過微弧氧化處理，有效的在陽極氧化膜中增加鈹的氧化物，進而細化火山口孔道，獲得低孔隙率微弧氧化膜?；?。化膜。

A surface treatment process of aluminum

【技術實現步驟摘要】
一種鋁材的表面處理工藝


[0001]本專利技術涉及一種鋁材表面處理工藝，尤其涉及一種高致密，耐腐蝕的鋁合金制備方法。

技術介紹

[0002]材料表面處理技術就是通過各種方法對材料表面進行處理，在材料表面生成一層保護膜，使材料獲得一些希望能夠得到的性能，如裝飾性、光電磁特性、較好的耐磨性和耐腐蝕性等，使材料能夠擁有更長的使用壽命和更大的應用范圍。在材料表面生成保護膜的過程中會涉及到物理、材料、化學、微電子學等學科，機理十分復雜，應用也非常廣泛。材料表面處理技術從最初的改善材料的耐磨性和耐腐蝕性，發展到如今的在提高材料耐磨性和耐腐蝕性的基礎上，給予材料更新、更強大的功能。
[0003]鋁及其合金表面處理的主要目的是要解決或者提高其裝飾性、功能性和防護性等方面的問題。鋁合金裝飾性的主要目的是從其美觀性出發，提高材料自身的外觀品質。功能性的主要目的是指賦予鋁合金材料新的功能(如光電功能、電磁功能等)，使之用途更加廣泛。鋁容易發生腐蝕，因此，防護性的主要目的是防止鋁腐蝕，保護鋁基體。
[0004]微弧氧化陶瓷成膜技術 (又稱等離子體微弧氧化、陽極火花沉積、微等體氧化或者是火花放電陽極氧化)的提出與研究，對提高金屬的耐磨性耐腐蝕性指出了一個全新的方向。簡單的說，就是將鋁，鈦，鋯，鎂，鉭等一些有色金屬或者是這些金屬的合金垂直置入已經配制好的電解質水溶液中，然后選用不銹鋼夾具或者鋁線將其與微弧氧化電源相連接，調節不同的電參數(如電流密度，脈沖頻率，占空比等)，當微弧氧化電源向這些金屬或其合金供電時，它們的表面會發等離子化學、電化學、結晶學和熱化學氧化反應，繼而在原位生長出一層氧化物絕緣陶瓷膜。
[0005]微弧氧化的基本原理是將待處理閥金屬作為陽極，另一裝有電解液的金屬(如不繡鋼)作為對陰極。接通電源過后，陽極金屬表面由于氧化作用而迅速形成金屬氧化物薄膜，該氧化物絕緣并成為試驗后期微弧氧化發生的一個必要條件。
[0006]當陰陽兩極之間的電壓超過閥金屬的闊值電壓范圍，陽極絕緣膜的薄弱處被擊穿，微弧放電發生，并伴隨發生復雜的物理化學反應，試驗過程中可以觀察到無數細小的白色火花。隨電源電壓不斷升高，微弧放電斑點不斷增大，火花顏色不斷加深，最后成為橘紅色的弧斑。隨著微弧氧化繼續進行，陽極表面上游動的弧斑數量不斷減少，弧斑的跳躍頻率也不斷降低，直到最后弧斑消失。由于電擊穿現象總是在氧化膜較為薄弱的位置發生，故氧化物絕緣膜被擊穿后，新的氧化膜層迅速在擊穿部分形成，擊穿部位隨即發生變化，其他相對薄弱區域接替被擊穿，因此最終得到均勻致密的氧化膜層。鈹作為一種鋁合金材料改性元素，能夠顯著改善鋁材的物化性能，且在表面處理過程中，合金中的鈹元素在陽極氧化膜或者微弧氧化膜中都有細化孔道，降低孔隙率進而顯著改善氧化膜的耐腐蝕作用，但是現有技術中，向獲得微量鈹改性的鋁材氧化膜，主要是通過在鋁材制備過程中加入金屬鈹或者氧化鈹，通過粉末冶金工藝制備鈹鋁合金，暫無其
他工藝獲得含鈹氧化膜。
[0007]
技術實現思路

[0008]基于上述技術問題，本專利技術提供了一種鋁材表面處理工藝，通過浸泡氯化鈹和水熱表面改性，在鋁材表面形成微納米的含氟的鈹鋁氫氧化物層，然后通過微弧氧化處理，有效的在陽極氧化膜中增加鈹的氧化物，進而細化火山口孔道，獲得低孔隙率微弧氧化膜。具體制備方式如下：一種鋁材的表面處理工藝，包括如下步驟：（1）鋁材表面預處理：依次包括有除油
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水洗
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堿洗
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水洗
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中和
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水洗；所述除油液為5wt.%碳酸鈉、4wt.%磷酸二氫鈉、1wt.%硫酸銨、0.1wt.%十二烷基苯磺酸鈉和去離子水，熱處理溫度為50℃，時間為3min；所述堿洗：5wt.%氫氧化鈉溶液中，溫度40℃溫度，浸泡4分鐘；所述中和：在硝酸濃度為350g/L的溶液中，浸泡3分鐘；（2）一次陽極氧化：所述一次陽極氧化：溫度為5
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25℃，時間為15
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20min，電壓40
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60V，第一次陽極氧化液為26
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30g/l的草酸溶液；（3）脫除一次陽極氧化膜：所述脫除一次陽極氧化膜：在質量分數為6%H3PO4和質量分數為1.8%H2CrO4的混合溶液中腐蝕3h，溫度為35℃，取出，去離子水洗滌；（4）將鋁材浸泡于氯化鈹溶液中：所述氯化鈹溶液的濃度為5
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7wt.%，溫度25℃，浸泡時間為24
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48h，取出，晾干；（5）表面改性：所述表面改性：將鋁合金浸泡于含有氟化鈹、氫氧化鈉穩定的偏鈹酸鈉溶液的反應釜中，密封反應釜，常溫通入氮氣增加反應釜壓力，關閉氮氣通入，以5℃/min升溫到80
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85℃，恒溫10
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15min，在鋁材表面形成微量的氫氧化鈹；（6）微弧氧化：所述微弧氧化液包括有7
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8g/L硅酸鈉、5
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6g/L鎢酸鈉、1.5
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2g/L氫氧化鉀、和2
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3g/LEDTA
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2Na，電壓模式為恒壓，正向電壓450V，負向電壓100V，正向負向占空比20％，時間為40
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60min，溫度為10
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12℃。
[0009]進一步的，所述氟化鈹的濃度為2
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3wt.%，偏鈹酸鈉與氟化鈹的濃度比為1
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1.2:1，穩定偏鈹酸鈉的氫氧化鈉用量為0.5
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1wt.%。
[0010]關于本專利技術：首先是對鋁材的表面預處理，無論何種表面處理工藝，要獲得好效果，清潔表面是首要的條件，經過表面預處理能夠有效的（１）保證陽極氧化膜具有良好的耐腐蝕性能，并保證氧化膜與基體表面具有良好的附著力；（２）提高涂膜的外觀質量，本專利技術的預處理手段為除油
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水洗
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堿洗
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水洗
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中和
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水洗，通過堿性除油液除去表面的油膜，通過堿洗除去表面的天然氧化膜，經過堿性脫脂和堿性腐蝕的鋁合金工件，表面一般都有一層黑灰，通過中和或者出光能夠有效的光亮基材表面，如果有必要，可以使用退火處理出光的鋁合金，退火工藝為在溫度為500 ℃的氮氣中退火4h，退火的目的是消除鋁片在軋制過程中所產生的應力和其他缺陷，使鋁片的結構得以重新晶化，晶粒尺寸得到增大
關于第一陽極氧化，一次陽極氧化的目的主要是在表面形成較淺、孔徑相對較大的結構，通過去除陽極氧化膜，獲得的底部的波浪起伏結構有效的提升后續鋁材與氯化鈹的接觸面。
[0011]關于脫除一次陽極氧化膜，本專利技術采用的去除一次陽極氧化膜的溶液為6wt.%H3PO4和1.8wt.%H2CrO4的混合溶液中腐蝕3h，溫度為35℃，取出，去離子水洗滌，其中的磷酸會與一次氧化膜進行反應，而鉻酸會保護鋁基材不會被腐蝕，除去一次陽極氧化膜后，表面表面起伏波浪結構，有效的增加了后續浸泡本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種鋁材的表面處理工藝，包括如下步驟：（1）鋁材表面預處理：依次包括有除油
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水洗
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堿洗
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水洗
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中和
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水洗；所述除油液為5wt.%碳酸鈉、4wt.%磷酸二氫鈉、1wt.%硫酸銨、0.1wt.%十二烷基苯磺酸鈉和去離子水，熱處理溫度為50℃，時間為3min；所述堿洗：5wt.%氫氧化鈉溶液中，溫度40℃溫度，浸泡4分鐘；所述中和：在硝酸濃度為350g/L的溶液中，浸泡3分鐘；（2）一次陽極氧化：所述一次陽極氧化：溫度為5
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25℃，時間為15
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20min，電壓40
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60V，第一次陽極氧化液為26
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30g/l的草酸溶液；（3）脫除一次陽極氧化膜：所述脫除一次陽極氧化膜：在質量分數為6%H3PO4和質量分數為1.8%H2CrO4的混合溶液中腐蝕3h，溫度為35℃，取出，去離子水洗滌；（4）將鋁材浸泡于氯化鈹溶液中：所述氯化鈹溶液的濃度為5
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7wt.%，溫度25℃，浸泡時間為24<...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王海建，
申請(專利權)人：王海建，
類型：發明
國別省市：