一種鋁材的表面處理工藝制造技術

本發(fā)明專利技術提供了一種鋁材的表面處理工藝，包括有材表面預處理、一次陽極氧化、脫除一次陽極氧化膜、將鋁材浸泡于氯化鈹溶液中、表面改性、二次陽極氧化獲得低孔隙度、致密氧化膜、鎳封孔等工序，獲得的氧化膜物理性能優(yōu)良，尤其耐腐蝕性高。耐腐蝕性高。耐腐蝕性高。

A surface treatment process of aluminum

【技術實現(xiàn)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]鋁合金與其他金屬材料相比，具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，高比強度，以及良好的機械加工性能，且儲量豐富，價格便宜，因此被廣泛運用于生活中諸如餐具擺件，機械零件，交通工具等各個方面。但由于實際應用中，鋁合金的硬度偏低，耐磨性和耐蝕性低，限制了鋁合金的應用領域和使用壽命。而通過對鋁合金進行表面處理則能大幅度改善這些不足，陽極化表面處理則是其中最主要的方式之一。
[0003]在自然環(huán)境中，金屬鋁的新鮮表面會立刻被一層高硬度無色透明致密的氧化薄膜所覆蓋。因此，金屬鋁雖然屬于活性金屬，卻仍然有著很好的耐腐蝕性。然而在自然狀態(tài)下氧化膜的極限厚度大約為2
?
3 nm，無法滿足實際生活與生產(chǎn)的需要，通過陽極氧化的方法，可以使氧化膜的厚度大幅提高至5
?
15μm左右。通過陽極氧化獲得的氧化膜的其耐蝕性提升顯著，在保護鋁基體不受腐蝕的同時還可提高鋁合金表面硬度和耐磨性。
[0004]陽極氧化反應過程中包含著膜的生成與膜的溶解。陽極氧化時，首先在陽極鋁表面上生成附著性較良好的非導電性薄膜，這層薄膜由致密無孔的非晶態(tài)氧化物組成，稱為阻擋層。伴隨著氧化物薄膜的繼續(xù)生長，多孔型膜的各個面上發(fā)生化學溶解與電化學溶解而形成的局部溶解。當膜的生成速率大于膜的溶解速率時，氧化膜的厚度就能獲得增長，當兩者速度相等時，陽極氧化膜厚度會達到一穩(wěn)定值。而當氧化膜的生長速度降低到小于等于氧化膜的溶解速度時，陽極氧化膜的厚度將不再增長。所以要制備性能優(yōu)良的陽極氧化膜就必須控制住陽極氧化膜的生長速度與氧化膜溶解速度之間的動態(tài)平衡關系。在陽極氧化膜制備的過程中，通過控制電解液體系、操作條件、以及氧化參數(shù)，就能控制氧化膜的結(jié)構從而影響其使用性能。
[0005]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(xiàn)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。

技術實現(xiàn)思路

[0006]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，然后通過陽極氧化處理，有效的在陽極氧化膜中增加鈹?shù)难趸铮M而獲得細微孔氧化膜，在所述氧化孔道上擴散吸附有氟離子，所述氟離子有效集中于氧化膜的阻擋層附近阻擋層至多孔層0
?
5微米處，促使后續(xù)的鎳的冷封，進而獲得高致密的陽極氧化膜從而顯著的提高了鋁材的耐腐性，硬度和
其他優(yōu)良物理性質(zhì)，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
?
水洗
?
堿洗
?
水洗
?
中和
?
水洗；（2）一次陽極氧化；（3）脫除一次陽極氧化膜；（4）將鋁材浸泡于氯化鈹溶液中；（5）表面改性：（6）二次陽極氧化獲得低孔隙度、致密氧化膜；（7）鎳封孔。
[0007]進一步的，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，所述出光：在硝酸濃度為350g/L的溶液中，浸泡3分鐘。
[0008]進一步的，所述一次陽極氧化：溫度為5
?
25℃，時間為15
?
20min，電壓40
?
60V，第一次陽極氧化液為26
?
30g/l的草酸溶液，獲得陽極氧化膜的孔尺寸為40
±
5nm。
[0009]進一步的，所述脫除一次陽極氧化膜：在質(zhì)量分數(shù)為6%H3PO4和質(zhì)量分數(shù)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。
[0010]進一步的，所述氯化鈹溶液的濃度為5
?
7wt.%，溫度25℃，浸泡時間為24
?
48h，取出，晾干。
[0011]進一步的，所述表面改性：將鋁合金浸泡于含有氟化鈹、氫氧化鈉穩(wěn)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
?
85℃，恒溫10
?
15min，在鋁材表面形成微量的氫氧化鈹。
[0012]進一步的，所述氟化鈹?shù)臐舛葹?
?
5wt.%，偏鈹酸鈉與氟化鈹?shù)臐舛缺葹?
?
1.2:1，穩(wěn)定偏鈹酸鈉的氫氧化鈉用量為1
?
2wt.%。
[0013]進一步的，所述二次陽極氧化:溫度為5
?
25℃，時間為30
?
35min，電壓20
?
25V，第一次陽極氧化液為；160
?
200g/L的硫酸和5
?
15g/L的酒石酸，獲得的孔尺寸為10
±
2nm。
[0014]進一步的，所述Ni
2+2?
2.3g/L、F
?
0.3
?
0.4g/L、丙二醇3
?
4g/L、pH5.5
?
6.5，溫度為23
±
3℃，時間為10
?
12min。
[0015]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(jīng)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(zhì)量，本專利技術的預處理手段為除油
?
水洗
?
堿洗
?
水洗
?
中和
?
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(jīng)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(chǎn)生的應力和其他缺陷，使鋁片的結(jié)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(jié)構，通過去除陽極氧化膜，獲得的底部的波浪起伏結(jié)構有效的提升后續(xù)鋁材與氯化鈹?shù)慕佑|面，如附圖1所示，因此一次陽極氧化的電壓應該至少大于二次氧化的時間，一次陽
極氧化的時間應該至少小于二次氧化的時間，這樣就能保證一次陽極氧化獲得較淺、孔徑相對較大的結(jié)構，二次陽極氧化獲得本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種鋁材的表面處理工藝，其特征在于包括如下步驟：（1）鋁材表面預處理：依次包括有除油
?
水洗
?
堿洗
?
水洗
?
中和
?
水洗；（2）一次陽極氧化；（3）脫除一次陽極氧化膜；（4）將鋁材浸泡于氯化鈹溶液中；（5）表面改性：（6）二次陽極氧化獲得低孔隙度、致密氧化膜；（7）鎳封孔。2.如權利要求1所述的一種鋁材的表面處理工藝，其特征在于所述除油液為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。3.如權利要求1所述的一種鋁材的表面處理工藝，其特征在于所述一次陽極氧化：溫度為5
?
25℃，時間為15
?
20min，電壓40
?
60V，第一次陽極氧化液為26
?
30g/l的草酸溶液，獲得陽極氧化膜的孔尺寸為40
±
5nm。4.如權利要求1所述的一種鋁材的表面處理工藝，其特征在于所述脫除一次陽極氧化膜：在質(zhì)量分數(shù)為6%H3PO4和質(zhì)量分數(shù)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。5.如權利要求1所述的一種鋁材的表面處理工藝，其特征在于所述氯化鈹溶液的濃度為5
?
7wt.%，溫度25℃，浸泡時間為24
?

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