本發(fā)明涉及金屬表面處理方法的領(lǐng)域，尤其是一種具有高粘接強(qiáng)度陽極氧化膜的鋁合金的制備工藝。

背景技術(shù)：

鋁合金比重小、比強(qiáng)度高、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性和耐蝕性等優(yōu)異，在航空航天、汽車、船舶和日用品等方面用量也很多，在軍事工業(yè)方面也有著十分廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景。然而，鋁合金易耐蝕、耐磨性差、硬度低等難以滿足苛刻的服役環(huán)境要求，目前普遍采用硫酸陽極氧化工藝、磷酸陽極氧化工藝和混合酸陽極氧化工藝等來提高鋁合金表面的綜合性能，延長其使用壽命。

鋁合金可以采用有機(jī)涂層在其表面獲得一定程度的防腐保護(hù)。有機(jī)涂層保護(hù)機(jī)理主要是屏蔽作用、鈍化緩蝕作用和電化學(xué)保護(hù)作用。有機(jī)涂層品種多，適應(yīng)性廣，施工簡單方便且經(jīng)濟(jì)高效。經(jīng)過適當(dāng)?shù)念A(yù)處理再涂覆有機(jī)涂層可大幅度提高鋁合金的耐蝕性。然而，采用有機(jī)涂層的不足之處是有機(jī)涂層比較薄、孔隙大、力學(xué)性能差，涂層與基體的結(jié)合力差，在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的沖刷、腐蝕、高溫作用下容易脫落，耐磨性也較差，只能用來短時(shí)間保護(hù)金屬，不能用作長期保護(hù)涂層，可見提高鋁合金表面與有機(jī)涂層之間的粘接強(qiáng)度是十分重要的。

鋁合金經(jīng)過陽極氧化處理后，其表面會(huì)生成一層多孔的陽極氧化膜，有機(jī)涂層可以流入到膜層孔洞內(nèi)增強(qiáng)氧化膜與涂層之間的機(jī)械互鎖作用，從而提高鋁合金表面與有機(jī)涂層之間的粘接強(qiáng)度。目前，鋁合金表面的粘接強(qiáng)度普遍偏低，約為3～5MPa，而鋁合金陽極氧化膜的粘接強(qiáng)度達(dá)到8～10MPa。造成這一現(xiàn)象有兩方面原因，首先，電解液的組成和濃度以及陽極氧化工藝參數(shù)等對鋁合金陽極氧化膜與有機(jī)涂層之間的粘接性能有重大影響；其次，通過增大鋁合金陽極氧化膜的孔隙率提高膜層的粘接強(qiáng)度，意味著鋁合金的耐蝕性會(huì)下降。

因此本發(fā)明提供一種既盡可能地增大鋁合金的粘接強(qiáng)度，又要兼顧其良好的耐蝕性的制備工藝。此外，然后電解液需要采用快速攪拌等方法散熱，消耗掉一部分能量，這些缺點(diǎn)也急需進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種既能增大鋁合金表面的粘結(jié)強(qiáng)度，又具備良好的耐蝕性的鋁合金陽極氧化膜的制備工藝。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是這樣的：一種具有高粘接強(qiáng)度陽極氧化膜的鋁合金的制備工藝，包括陽極氧化處理步驟；

其中，所述的陽極氧化處理步驟為：將鋁合金放入含有150～250g/L硫酸、20～30g/L草酸、20～30g/L硼酸、5～10ml/L甘油、2～5g/L硫酸鋁的氧化槽中進(jìn)行陽極氧化處理。

其中，在上述的陽極氧化處理步驟中，電流密度為1.0～2.0A/dm³，氧化時(shí)間為30～50分鐘，氧化溫度為20～50℃，并將陽極氧化處理后的鋁合金洗凈。

需要說明的是，在陽極氧化處理步驟之前，還依次包括打磨、除油、酸洗活化三個(gè)步驟。

其中，所述打磨步驟為：使用240#、600#、1000#水砂紙依次打磨鋁合金，再對鋁合金進(jìn)行清洗。

其中，所述的除油步驟為：將鋁合金放入含有40～60g/L氫氧化鈉、40～60g/L磷酸鈉、80～120g/L碳酸鈉、3～8ml/L聚乙二醇單辛基苯基醚的除油槽中進(jìn)行除油。

需要說明的是，在除油步驟中，除油溫度為60～80℃，除油時(shí)間為3～8分鐘，并將除油后的鋁合金洗凈。

其中，所述的酸洗活化步驟為：將陽極氧化處理后的鋁合金放入含有80～150g/L硝酸、體積分?jǐn)?shù)為10～30％氫氟酸的酸洗槽中進(jìn)行酸洗活化處理。

需要說明的是，在上述的酸洗活化步驟中，酸洗溫度為35～80℃，酸洗時(shí)間為1～2分鐘，并將酸洗后的鋁合金洗凈。

需要說明的是，在陽極氧化處理步驟之后，還包括吹干步驟。

本發(fā)明與傳統(tǒng)方法相比，具有以下優(yōu)勢：

(1)鋁合金表面陽極氧化膜的空隙率較大，節(jié)約冷卻電解液所需的大量能耗，所制備的鋁合金陽極氧化膜的粘接強(qiáng)度為11.28～12.17MPa，膜層均勻致密，綜合性能良好；

(2)陽極氧化過程的成膜速度快，電解液對氧化膜的溶解極少，且電解液的使用壽命較長；

(3)制備工藝操作簡單、節(jié)能環(huán)保、生產(chǎn)效率高，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為鋁合金陽極氧化工藝的實(shí)驗(yàn)裝置；

圖2為實(shí)施例二所制備的鋁合金陽極氧化膜的微觀形貌；

圖3為對比例所制備的鋁合金試片的外觀。

具體實(shí)施例

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明的權(quán)利要求做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，任何在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)所做的有限次的修改，仍在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中鋁合金為2024鋁合金，化學(xué)成分及含量(wt％)分別為：Cu 3.8～4.9、Mg 1.2～1.8、Mn 0.3～0.9、Fe≤0.5、Si≤0.5、Ni≤0.1、余量為Al。

鋁合金陽極氧化膜的制備工藝由下述步驟完成：

(1)打磨

使用240#、600#、1000#水砂紙依次打磨鋁合金，再對鋁合金進(jìn)行清洗。

(2)除油

將鋁合金放入含有下列溶液的除油槽中并按照下述工藝配方進(jìn)行除油處理：

將除油后的鋁合金洗凈。

(3)酸洗活化

將鋁合金放入含有下列溶液的酸洗槽中并按照下述工藝配方進(jìn)行酸洗活化處理：

將酸洗后的鋁合金用洗凈。

(4)硬質(zhì)陽極氧化處理

將鋁合金放入含有下列溶液的如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置中(在圖1的實(shí)驗(yàn)裝置中，1表示為攪拌裝置，2表示為電解液中的陽極，3表示為電解液中的陰極，4表示為水浴裝置，5表示為陽極氧化的電解液，6表示為電源)，并按照下述工藝配方進(jìn)行陽極氧化處理：

將陽極氧化處理后的鋁合金洗凈。

(5)吹干

快速吹干鋁合金，并測試鋁合金陽極氧化膜與膠黏劑之間的粘接強(qiáng)度。

本實(shí)施例制備的鋁合金陽極氧化膜均勻致密，其與膠黏劑之間的粘接強(qiáng)度為12.17MPa，而未經(jīng)陽極氧化處理的鋁合金試片的粘接強(qiáng)度為4.63MPa，故鋁合金表面經(jīng)過陽極氧化處理后，其粘接強(qiáng)度有了很大的提高。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中鋁合金為2024鋁合金，化學(xué)成分及含量(wt％)分別為：Cu 3.8～4.9、Mg 1.2～1.8、Mn 0.3～0.9、Fe≤0.5、Si≤0.5、Ni≤0.1、余量為Al。

鋁合金陽極氧化膜的制備工藝由下述步驟完成：

(1)打磨

使用240#、600#、1000#水砂紙依次打磨鋁合金，再對鋁合金進(jìn)行清洗。

(2)除油

將鋁合金放入含有下列溶液的除油槽中并按照下述工藝配方進(jìn)行除油處理：

將除油后的鋁合金洗凈。

(3)酸洗活化

將鋁合金放入含有下列溶液的酸洗槽中并按照下述工藝配方進(jìn)行酸洗活化處理：

將酸洗后的鋁合金洗凈。

(4)硬質(zhì)陽極氧化處理

將鋁合金放入含有下列溶液的氧化槽中并按照下述工藝配方進(jìn)行陽極氧化處理：

將陽極氧化處理后的鋁合金洗凈。

(5)吹干

快速吹干鋁合金，并測試鋁合金陽極氧化膜與膠黏劑之間的粘接強(qiáng)度。

本實(shí)施例制備的鋁合金陽極氧化膜均勻致密，其與膠黏劑之間的粘接強(qiáng)度為11.75MPa，而未經(jīng)陽極氧化處理的鋁合金試片粘接強(qiáng)度為4.50MPa，故鋁合金表面經(jīng)過陽極氧化處理后，其粘接強(qiáng)度有了很大的提高。

本實(shí)施例所制備的鋁合金陽極氧化膜的微觀形貌如圖2所示。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中鋁合金為2024鋁合金，化學(xué)成分及含量(wt％)分別為：Cu 3.8～4.9、Mg 1.2～1.8、Mn 0.3～0.9、Fe≤0.5、Si≤0.5、Ni≤0.1、余量為Al。

鋁合金陽極氧化膜的制備工藝由下述步驟完成：

(1)打磨

使用240#、600#、1000#水砂紙依次打磨鋁合金，再對鋁合金進(jìn)行清洗。

(2)除油

將鋁合金放入含有下列溶液的除油槽中并按照下述工藝配方進(jìn)行除油處理：

將除油后的鋁合金洗凈。

(3)酸洗活化

將鋁合金放入含有下列溶液的酸洗槽中并按照下述工藝配方進(jìn)行酸洗活化處理：

將酸洗后的鋁合金洗凈。

(4)硬質(zhì)陽極氧化處理

將鋁合金放入含有下列溶液的氧化槽中并按照下述工藝配方進(jìn)行陽極氧化處理：

將陽極氧化處理后的鋁合金用洗凈。

(5)吹干

快速吹干鋁合金，并測試鋁合金陽極氧化膜與膠黏劑之間的粘接強(qiáng)度。

本實(shí)施例制備的鋁合金陽極氧化膜均勻致密，其與膠黏劑之間的粘接強(qiáng)度為11.28MPa，而未經(jīng)陽極氧化處理的鋁合金試片粘接強(qiáng)度為4.50MPa，故鋁合金表面經(jīng)過陽極氧化處理后，其粘接強(qiáng)度有了很大的提高。

對比例1

本實(shí)施例中鋁合金為2024鋁合金，化學(xué)成分及含量(wt％)分別為：Cu 3.8～4.9、Mg 1.2～1.8、Mn 0.3～0.9、Fe≤0.5、Si≤0.5、Ni≤0.1、余量為Al。

鋁合金陽極氧化膜的制備工藝由下述步驟完成：

(1)打磨

使用240#、600#、1000#水砂紙依次打磨鋁合金，再對鋁合金進(jìn)行清洗。

(2)吹干

快速吹干鋁合金，并測試鋁合金試片與膠黏劑之間的粘接強(qiáng)度。

本對比例制備的鋁合金試片的粘接強(qiáng)度為4.50MPa。

本對比例所制備的鋁合金試片的外觀如圖3所示。

以上所述的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡在本發(fā)明的精神和原則范圍內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。