專利名稱：一種在鋁表面制備銅基微晶涂層的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于材料技術領域，特別涉及一種在鋁表面制備銅基微晶涂層的方法。
背景技術：
在鋁或鋁合金基體表面涂敷涂層是提高耐腐蝕性能的重要方法，目前采用在鋁基 體上化學鍍銅是一種常見的提高耐腐蝕性能的方法，試驗表明，由于純銅室溫下的電導率 很低，且具有一定的強度和塑性等性能，因此，純銅板材常作為各種電源控制柜的開關材料 及各種電器元件。但是，由于純銅硬度偏低、價格昂貴，易變色，限制其使用。微晶作為金屬 銅存在的特殊形式，具有高耐腐蝕性、高硬度以及防變色性能，在交通、通訊、電器、自動化 等領域有著廣泛的應用領域。但是，由于微晶材料制備工藝復雜，限制了其在一些領域的應 用。又由于微晶材料控制范圍窄，因此，在常規(guī)的一些金屬表面制備方法受到一定的限制。 目前，微材料制備方法主要為晶體生長，工藝復雜且設備昂貴，生長速度慢，后處理復雜。例 如，現(xiàn)在國內外普遍采用的是美國ASTM推薦的涂裝的標準方法，迄今，已經發(fā)現(xiàn)了不同基 微晶材料十多種，但是穩(wěn)定而結構完整并用于生產的微晶材料少之又少。而在鋁基體表面 化學鍍銅形成的晶體銅涂層的耐腐蝕性能并不理想，如何提高合金表面涂層的耐腐蝕性能 是目前急需解決的問題。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有鋁表面涂層制備所存在的技術問題，本發(fā)明提供一種在鋁表面制備銅基 微晶涂層的方法，通過對化學鍍工藝的改進，在鋁基體表面制備微晶涂層，提高涂層的綜合 性能。本發(fā)明的方法按以下步驟進行
1、電導將鋁基體置于水中，采用膜式氣壓離子交換器進行電析，控制水的電導率為 15 66 μ S/cm，然后向水中加入乳化劑0P，控制OP在水中的濃度為2. 5 5mg/L，電析Hh獲 得具有表面活性的電導鋁基體；
2、去應力將電導鋁基體置于去應力溶液中，浸泡廣50h，然后取出用水將表面清洗干 凈，再在6(T220°C條件下烘干3l8h，獲得去應力鋁基體；所述的去應力溶液為雙辛基琥珀 酸鈉和偏硅酸鈉水溶液，雙辛基琥珀酸鈉濃度為12 45g/L，偏硅酸鈉的濃度為12飛0 g/L；
3、脫脂將去應力鋁基體放入脫脂溶液中，在溫度45 75°C和攪拌條件下，向脫脂溶液 中加入0P，至OP的濃度為0. 5 3 g/L，保溫4 35min，然后取出用溫度60士5°C的水將表面 清洗干凈，再用常溫水清洗表面2 5min，獲得脫脂鋁基體；所述的脫脂溶液為椰油兩性二 丙酸二鈉和平平加水溶液，椰油兩性二丙酸二鈉的濃度為15 66g/L，平平加濃度為纊31 g/ L ；
4、表面調整將脫脂鋁基體置于調整液中，浸泡2(T30s，取出后用水將表面清洗干 凈，獲得調整鋁基體；所述的調整液為偏硅酸鈉、氧化鋅、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉和三氯化 鐵水溶液，偏硅酸鈉的濃度為纊75 g/L，氧化鋅的濃度為2廣275 g/L，氫氧化鈉的濃度為300^475 g/L，酒石酸鉀鈉的濃度為22 175 g/L，三氯化鐵的濃度為0. 2 15 g/L ；
5、脫膜將調整鋁基體置于脫膜液中，浸泡2(T30s，取出后用水將表面清洗干凈，獲得 脫膜鋁基體；所述的脫膜液為硝酸、氧化鋅、焦磷酸鈉、EDTA 二鈉和鉬酸鈉水溶液，硝酸的 濃度為50 300 g /L，氧化鋅的濃度為10 300 g /L，焦磷酸鈉的濃度為60 300 g /L，EDTA 二鈉的濃度為20 150 g /L，鉬酸鈉的濃度為3 42 g /L ；
6、預制將脫膜鋁基體置于預制液中，在溫度為2(T65°C和電流密度為0.5^5A/dm 2 的條件下處理2(T30s，取出后用水將表面清洗干凈，獲得預制鋁基體；所述的預制液為硫 酸鎳、檸檬酸鈉、氯化銨和硼酸水溶液，硫酸鎳的濃度為10(T300 g/L，檸檬酸鈉的濃度為 50 250 g/L，硼酸的濃度為l(Tl50g/L，氯化銨的濃度為2 80 g/L；
7、微晶處理將預制鋁基體置于微晶處理液中，在溫度18 50°C以及電流密度為 Γ δΑ/dm 2的條件下處理15 120min，取出后用水將表面清洗干凈，獲得具有銅基微晶涂 層的鋁基體；所述的微晶處理液為硼酸鈉、硫酸鎳、硫酸銅、硫酸、氯離子和光亮劑的水溶 液，硼酸鈉的濃度為2 50 g/L，硫酸鎳的濃度為2 10 g/L，硫酸銅的濃度為15(T250 g/L, 硫酸的濃度為10飛0 g/L，氯離子的重量濃度為8(Tl50ppm，光亮劑脂肪醇磺酸鈉的濃度為 0. Γ22 g/L。上述的銅基微晶涂層的厚度為25 500 μ m。上述的銅基微晶涂層為微晶態(tài)涂層，其中銅的重量百分比為85 95%，硼的重量百 分比為Γ12%，余量為雜質，雜質為丙烯酸脂、聚氨脂和其他不可避免雜質。上述的銅基微晶涂層的硬度為HV10(T210，電導率最高為1. 589 X IO6 Ω · cm，腐 蝕速率< 4. 7g/am2。上述方法中，銅基微晶涂層在制備完成后進行固膜處理，能夠提高非晶涂層的強 度和韌性，改進非晶涂層的表面狀態(tài)，使非晶涂層表面改性，提高硬度和磨損率，方法為將 具有銅基微晶涂層的鋁基體置于溫度為5(T90°C，濃度為0. 05^1g/L的氧化鈰水溶液中浸 泡3 20min，然后在7(T90°C和惰性氣體條件下烘干至少20min。上述方法中，如果制備銅基微晶涂層過程中產生滲氫，會造成晶格扭曲，內應力增 大，產生脆性，使非晶涂層晶化，耐腐蝕性降低，發(fā)生上述情況時將具有銅基微晶涂層的鋁 基體按上述方式進行固膜，然后進行封閉處理，封閉處理的方法是將固膜完成后的具有銅 基微晶涂層的鋁基體置于溫度5(T90°C的封閉溶液中，浸泡至少ISOOmin ；所述的封閉溶液 為檸檬酸鈉和EDTA水溶液，檸檬酸鈉的濃度為2 10g/L，EDTA的濃度為2 45 g/L。利用在純鋁(或鋁合金)外邊復合微晶銅可以獲得性能穩(wěn)定的具有良好導電性的 產品，計算表明，導線橫截面上的電流密度j隨深度d的增加按指數(shù)規(guī)律衰減
權利要求
1.一種在鋁表面制備銅基微晶涂層的方法，其特征在于按以下步驟進行(1)將鋁基體置于水中，采用膜式氣壓離子交換器進行電析，控制水的電導率為 15 66 μ S/cm，然后向水中加入乳化劑0P，控制OP在水中的濃度為2. 5 5mg/L，電析Hh獲 得電導鋁基體；(2)將電導鋁基體置于去應力溶液中，浸泡廣50h，然后取出用水將表面清洗干凈，再在 6(T220°C條件下烘干3l8h，獲得去應力鋁基體；(3)將去應力鋁基體放入脫脂溶液中，在溫度45 75°C和攪拌條件下，向脫脂溶液中加 入0P，至OP的濃度為0. 5 3 g/L，保溫4 35min，然后取出用溫度60士5°C的水將表面清洗 干凈，再用常溫水清洗表面2 5min，獲得脫脂鋁基體；(4)將脫脂鋁基體置于調整液中，浸泡2(T30s，取出后用水將表面清洗干凈，獲得調整 鋁基體；(5)將調整鋁基體置于脫膜液中，浸泡2(T30s，取出后用水將表面清洗干凈，獲得脫膜 鋁基體；(6)將脫膜鋁基體置于預制液中，在溫度為2(T65°C和電流密度為0.5^5A/dm 2的條件 下處理2(T30s，取出后用水將表面清洗干凈，獲得預制鋁基體；(7)將預制鋁基體置于微晶處理液中，在溫度18 50°C以及電流密度為廣15A/dm2的 條件下處理15 120min，取出后用水將表面清洗干凈，獲得具有銅基微晶涂層的鋁基體。
2.根據權利要求1所述的一種在鋁表面制備銅基微晶涂層的方法，其特征在于具有銅 基微晶涂層的鋁合金基體的銅基微晶涂層厚度為25飛00 μ m。
3.根據權利要求1所述的一種在鋁表面制備銅基微晶涂層的方法，其特征在于銅基微 晶涂層中銅的重量百分比為85 95%，硼的重量百分比為壙12%，余量為雜質。
4.根據權利要求1所述的一種在鋁表面制備銅基微晶涂層的方法，其特征在于銅基微 晶涂層的硬度為HV10(T210，腐蝕速率彡4. 7g/am2。
5.根據權利要求1所述的一種在鋁表面制備銅基微晶涂層的方法，其特征在于所述的 去應力溶液中雙辛基琥珀酸鈉濃度為12 45g/L，偏硅酸鈉的濃度為12飛0 g/L。
6.根據權利要求1所述的一種在鋁表面制備銅基微晶涂層的方法，其特征在于所述的 脫脂溶液中椰油兩性二丙酸二鈉的濃度為15飛6g/L，平平加濃度為纊31 g/L。
7.根據權利要求1所述的一種在鋁表面制備銅基微晶涂層的方法，其特征在于所述 的調整液中偏硅酸鈉的濃度為纊75 g/L，氧化鋅的濃度為2廣275 g/L，氫氧化鈉的濃度為 300^475 g/L，酒石酸鉀鈉的濃度為22 175 g/L，三氯化鐵的濃度為0. 2 15 g/L。
8.根據權利要求1所述的一種在鋁表面制備銅基微晶涂層的方法，其特征在于所述 的脫膜液中硝酸的濃度為5(T300 g /L，氧化鋅的濃度為1(T300 g /L，焦磷酸鈉的濃度為 60 300 g /L，EDTA 二鈉的濃度為20 150 g /L，鉬酸鈉的濃度為3 42 g /L0
9.根據權利要求1所述的一種在鋁表面制備銅基微晶涂層的方法，其特征在于所述 的預制液中硫酸鎳的濃度為10(T300 g/L，檸檬酸鈉的濃度為5(T250 g/L，硼酸的濃度為 l(Tl50g/L，氯化銨的濃度為2 80 g/L。
10.根據權利要求1所述的一種在鋁表面制備銅基微晶涂層的方法，其特征在于所述 的微晶處理液中硼酸鈉的濃度為纊50 g/L，硫酸鎳的濃度為2 10 g/L，硫酸銅的濃度為 150^250 g/L，硫酸的濃度為10 60 g/L，氯離子的重量濃度為8(Tl50ppm，光亮劑脂肪醇磺酸鈉的濃度為0. 1~22 g/L。
全文摘要
一種在鋁表面制備銅基微晶涂層的方法，屬于材料技術領域，按以下步驟進行(1)將鋁基體置于水中電析獲得電導鋁基體；(2)將電導鋁基體置于去應力溶液中浸泡后取出清洗烘干獲得去應力鋁基體；(3)將去應力鋁基體放入脫脂溶液保溫后清洗獲得脫脂鋁基體；(4)將脫脂鋁基體置于調整液中浸泡后清洗獲得調整鋁基體；(5)將調整鋁基體置于脫膜液中浸泡后清洗獲得脫膜鋁基體；(6)將脫膜鋁基體置于預制液中處理后清洗獲得預制鋁基體；(7)將預制鋁基體置于微晶處理液中處理后清洗。本發(fā)明的方法操作簡便，制備的涂層具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和耐磨損性能。
文檔編號C25D3/58GK102127783SQ20111002580
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權日2011年1月25日
發(fā)明者劉剛, 李文君, 王英 申請人:九星控股集團有限公司