本發(fā)明涉及鋁型材
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種鋁合金型材及其制造方法。
背景技術(shù)：
：鋁合金密度較小，強度高，導電、導熱性優(yōu)良，塑性好，無低溫脆性，易加工，因此應(yīng)用廣泛。但是鋁合金的自腐蝕電位較負，使鋁及其合金很容易發(fā)生腐蝕。為了提高鋁合金的綜合性能，常采用表面處理技術(shù)對鋁合金進行處理。鋁合金陽極氧化反應(yīng)是鋁合金在外加電壓下通過電流進行電化學氧化的反應(yīng)，在鋁合金表面形成一層氧化鋁的薄膜，提高鋁合金的硬度、耐腐蝕性。然而，目前技術(shù)制備的鋁合金陽極氧化膜的顯微硬度普遍偏低，綜合力學性能不高，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。鋁合金表面經(jīng)過陽極氧化處理后，得到一層陽極氧化膜作為一層保護膜，與外界易腐蝕介質(zhì)隔離，但是氧化膜層是含有納米級的孔洞，需要對鋁合金陽極氧化膜進行封閉處理，從而進一步提高其耐腐蝕性等。常用的方法有熱水封閉、鎳鈷鹽封閉法、鉻鹽封閉法等，但是這些方法都會產(chǎn)生不同程度的污染，缺少一種環(huán)境友好型的氧化膜封孔處理方法。本發(fā)明提供了一種鋁合金型材的制造方法，制造得到的鋁合金型材硬度高，耐蝕性和耐磨性好。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一是提供一種鋁合金型材的制造方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二是提供一種鋁合金型材。本發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種鋁合金型材的制造方法，包含以下步驟：(1)脫脂；(2)堿洗；(3)陽極氧化；(4)封孔；(5)干燥。一種鋁合金型材的制造方法，包含以下步驟，所述份均為重量份：(1)脫脂：將100-150份硫酸加入1000-2000份水中混合均勻，得到脫脂處理液，將2-10份鋁合金基材浸漬在脫脂處理液中，浸漬溫度為25-35℃，浸漬時間為5-10min，取出鋁合金基材，用水沖洗干凈；(2)堿洗：將30-80份氫氧化鈉加入1000-2000份水中混合均勻，得到堿洗液，將脫脂后的鋁合金基材浸漬在堿洗液中，浸漬溫度為55-65℃，浸漬時間為3-5min，取出鋁合金基材，用水沖洗干凈；(3)陽極氧化：將150-250份硫酸、1-3份硫酸鋁加入1000-2000份水中混合均勻，得到氧化電解液，將堿洗后的鋁合金基材放入裝有氧化電解液的電解槽內(nèi)，以鋁合金基材作為陽極，以鉛板作為陰極，陽極氧化條件為直流電壓12-15v、氧化電解液的溫度為20-30℃、時間35-50min，然后將陽極氧化后的鋁合金基材用水沖洗干凈，陽極氧化后鋁合金基材表面形成氧化膜；(4)封孔：將陽極氧化后的鋁合金基材浸漬在1000-2000份98-100℃的水中35-50min，然后瀝干表面水分；(5)干燥：將封孔后的鋁合金基材在60-90℃干燥2-8h，即得鋁合金型材。一種鋁合金型材的制造方法，包含以下步驟，所述份均為重量份：(1)脫脂：將100-150份硫酸加入1000-2000份水中混合均勻，得到脫脂處理液，將2-10份鋁合金基材浸漬在脫脂處理液中，浸漬溫度為25-35℃，浸漬時間為5-10min，取出鋁合金基材，用水沖洗干凈；(2)堿洗：將30-80份氫氧化鈉加入1000-2000份水中混合均勻，得到堿洗液，將脫脂后的鋁合金基材浸漬在堿洗液中，浸漬溫度為55-65℃，浸漬時間為3-5min，取出鋁合金基材，用水沖洗干凈；(3)陽極氧化：將150-250份硫酸、1-3份硫酸鋁、0.05-0.5份硫酸鑭、1-4份抗壞血酸加入1000-2000份水中混合均勻，得到氧化電解液，將堿洗后的鋁合金基材放入裝有氧化電解液的電解槽內(nèi)，以鋁合金基材作為陽極，以鉛板作為陰極，陽極氧化條件為直流電壓12-15v、氧化電解液的溫度為20-30℃、時間35-50min，然后將陽極氧化后的鋁合金基材用水沖洗干凈，陽極氧化后鋁合金基材表面形成氧化膜；(4)封孔：將陽極氧化后的鋁合金基材浸漬在1000-2000份98-100℃的水中35-50min，然后瀝干表面水分；(5)干燥：將封孔后的鋁合金基材在60-90℃干燥2-8h，即得鋁合金型材。一種鋁合金型材的制造方法，包含以下步驟，所述份均為重量份：(1)脫脂：將100-150份硫酸加入1000-2000份水中混合均勻，得到脫脂處理液，將2-10份鋁合金基材浸漬在脫脂處理液中，浸漬溫度為25-35℃，浸漬時間為5-10min，取出鋁合金基材，用水沖洗干凈；(2)堿洗：將30-80份氫氧化鈉加入1000-2000份水中混合均勻，得到堿洗液，將脫脂后的鋁合金基材浸漬在堿洗液中，浸漬溫度為55-65℃，浸漬時間為3-5min，取出鋁合金基材，用水沖洗干凈；(3)陽極氧化：將150-250份硫酸、1-3份硫酸鋁、0.05-0.5份硫酸鑭、1-4份抗壞血酸加入1000-2000份水中混合均勻，得到氧化電解液，將堿洗后的鋁合金基材放入裝有氧化電解液的電解槽內(nèi)，以鋁合金基材作為陽極，以鉛板作為陰極，陽極氧化條件為直流電壓12-15v、氧化電解液的溫度為20-30℃、時間35-50min，然后將陽極氧化后的鋁合金基材用水沖洗干凈，陽極氧化后鋁合金基材表面形成氧化膜；(4)封孔：將200-250份改性劑、0.5-1.5份鹽酸、1000-1500份乙醇加入1000-1500份水中混合均勻得到混合液a，然后將200-250份異丁基三乙氧基硅烷、1000-1500份乙醇加入1000-1500份水中混合均勻得到混合液b，將混合液b加到混合液a中，500-1000rpm、20-30℃攪拌12-24h，得到溶膠，將陽極氧化后的鋁合金基材浸漬在20-30℃的溶膠中，浸漬時間為5-15min；所述改性劑為磷酸三甲酯；(5)干燥：將封孔后的鋁合金基材在60-90℃干燥2-8h，即得鋁合金型材。一種鋁合金型材的制造方法，包含以下步驟，所述份均為重量份：(1)脫脂：將100-150份硫酸加入1000-2000份水中混合均勻，得到脫脂處理液，將2-10份鋁合金基材浸漬在脫脂處理液中，浸漬溫度為25-35℃，浸漬時間為5-10min，取出鋁合金基材，用水沖洗干凈；(2)堿洗：將30-80份氫氧化鈉加入1000-2000份水中混合均勻，得到堿洗液，將脫脂后的鋁合金基材浸漬在堿洗液中，浸漬溫度為55-65℃，浸漬時間為3-5min，取出鋁合金基材，用水沖洗干凈；(3)陽極氧化：將150-250份硫酸、1-3份硫酸鋁、0.05-0.5份硫酸鑭、1-4份抗壞血酸加入1000-2000份水中混合均勻，得到氧化電解液，將堿洗后的鋁合金基材放入裝有氧化電解液的電解槽內(nèi)，以鋁合金基材作為陽極，以鉛板作為陰極，陽極氧化條件為直流電壓12-15v、氧化電解液的溫度為20-30℃、時間35-50min，然后將陽極氧化后的鋁合金基材用水沖洗干凈，陽極氧化后鋁合金基材表面形成氧化膜；(4)封孔：將200-250份改性劑、0.5-1.5份鹽酸、5-15份氯化鋅、1000-1500份乙醇加入1000-1500份水中混合均勻得到混合液a，然后將200-250份異丁基三乙氧基硅烷、1000-1500份乙醇加入1000-1500份水中混合均勻得到混合液b，將混合液b加到混合液a中，500-1000rpm、20-30℃攪拌12-24h，得到溶膠，將陽極氧化后的鋁合金基材浸漬在20-30℃的溶膠中，浸漬時間為5-15min；所述改性劑為磷酸三甲酯和/或檸檬酸三丁酯；(5)干燥：將封孔后的鋁合金基材在60-90℃干燥2-8h，即得鋁合金型材。優(yōu)選地，所述步驟(5)中鋁合金基材的干燥溫度為70℃。優(yōu)選地，所述步驟(5)中鋁合金基材的干燥時間為4h。本發(fā)明還提供一種鋁合金型材，采用上述方法制造而成。本發(fā)明所述鋁合金型材及其制造方法，改進了陽極氧化和氧化膜封孔的工藝，制造得到的鋁合金型材的氧化膜具有良好的硬度，經(jīng)封孔處理后鋁合金型材的耐蝕性和耐磨性提高，可廣泛應(yīng)用于建筑、航空、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域。具體實施方式氧化膜硬度測試：按照實施例中步驟(1)-步驟(3)制備未經(jīng)封孔的鋁合金型材，采用fischerhm2000型顯微硬度儀測試鋁合金型材表面形成的氧化膜的顯微硬度，荷載為500mn，加載時間為20s，平行試樣的個數(shù)為3個，每個平行試樣選取10個均勻分布的不同測試點進行測量，取平均值為試樣的顯微硬度。耐蝕性測試：按照實施例中步驟(1)-步驟(5)制造鋁合金型材，采用電化學工作站(型號：chi660d)分析鋁合金型材的耐蝕性能，參比電極為飽和甘汞電極(sce)，輔助電極為pt電極，以質(zhì)量分數(shù)3.5％的氯化鈉溶液為腐蝕介質(zhì)，激勵信號為正弦波，頻率為105-10-2hz，測試電化學阻抗，電化學阻抗值越大，耐蝕性越好。耐摩擦性能測試：按照實施例中步驟(1)-步驟(5)制造鋁合金型材，采用高溫摩擦磨損試驗機(瑞士csem公司生產(chǎn)，型號tht07-135)研究氧化膜的耐磨性，在溫度為25℃進行試驗，摩擦小球為直徑6mm的zro2陶瓷耐磨球，摩擦速度為4cm/s，載荷5n，摩擦長度為8mm，試樣摩擦350轉(zhuǎn)，記錄摩擦試驗前后的鋁合金型材的質(zhì)量m1和m2，計算質(zhì)量損失率，質(zhì)量損失率＝(m1-m2)/m1×100％。實施例中各原料介紹：鋁合金基材，采用2024鋁合金，組成見表1。表1：2024鋁合金的組成表mncuzncrtimgsifeal質(zhì)量分數(shù)/％0.464.360.07<0.010.011.490.140.25余量硫酸，使用質(zhì)量分數(shù)為98％的濃硫酸，由大連海運試劑廠提供。氫氧化鈉，cas號：1310-73-2，鄭州杰克斯化工有限公司提供。硫酸鋁，cas號：10043-01-3，荊州市聯(lián)達精細化工有限公司提供。硫酸鑭，cas號：10099-60-2，金錦樂化學有限公司提供?？箟难?，即l-抗壞血酸，cas號：50-81-7，鄭州杰克斯化工有限公司提供。鉛板，深圳市華森達金屬材料有限公司提供的電鍍用鉛板，含量99.99％，體積為100cm×100cm×8cm。磷酸三甲酯，cas號：512-56-1，張家港雅瑞化工有限公司提供。檸檬酸三丁酯，cas號：77-94-1，南京化學試劑股份有限公司提供。氯化鋅，cas號：7646-85-7，南京化學試劑股份有限公司提供。乙醇，使用無水乙醇，南京化學試劑股份有限公司提供。鹽酸，南京化學試劑股份有限公司提供的質(zhì)量分數(shù)為37％的濃鹽酸。異丁基三乙氧基硅烷，cas號：17980-47-1，曲阜市萬達化工有限公司提供。實施例1鋁合金型材的制造方法，包含以下步驟，所述份均為重量份：(1)脫脂：將130份硫酸加入1000份水中混合均勻，得到脫脂處理液，將4份、體積為100cm×100cm×5cm的鋁合金基材浸漬在脫脂處理液中，浸漬溫度為25℃，浸漬時間為8min，取出鋁合金基材，用水沖洗干凈；(2)堿洗：將50份氫氧化鈉加入1000份水中混合均勻，得到堿洗液，將脫脂后的鋁合金基材浸漬在堿洗液中，浸漬溫度為55℃，浸漬時間為3min，取出鋁合金基材，用水沖洗干凈；(3)陽極氧化：將150份硫酸、1份硫酸鋁加入1000份水中混合均勻，得到氧化電解液，將堿洗后的鋁合金基材放入裝有氧化電解液的電解槽內(nèi)，以鋁合金基材作為陽極，以鉛板作為陰極，陽極氧化條件為直流電壓13v、氧化電解液的溫度為25℃、時間35min，然后將陽極氧化后的鋁合金基材用水沖洗干凈，陽極氧化后鋁合金基材表面形成氧化膜；(4)封孔：將陽極氧化后的鋁合金基材浸漬在1500份100℃的水中45min，然后瀝干表面水分；(5)干燥：將封孔后的鋁合金基材在70℃干燥4h，即得鋁合金型材。實施例2鋁合金型材的制造方法，包含以下步驟，所述份均為重量份：(1)脫脂：將130份硫酸加入1000份水中混合均勻，得到脫脂處理液，將4份、體積為100cm×100cm×5cm的鋁合金基材浸漬在脫脂處理液中，浸漬溫度為25℃，浸漬時間為8min，取出鋁合金基材，用水沖洗干凈；(2)堿洗：將50份氫氧化鈉加入1000份水中混合均勻，得到堿洗液，將脫脂后的鋁合金基材浸漬在堿洗液中，浸漬溫度為55℃，浸漬時間為3min，取出鋁合金基材，用水沖洗干凈；(3)陽極氧化：將150份硫酸、1份硫酸鋁、0.12份硫酸鑭、1份抗壞血酸加入1000份水中混合均勻，得到氧化電解液，將堿洗后的鋁合金基材放入裝有氧化電解液的電解槽內(nèi)，以鋁合金基材作為陽極，以鉛板作為陰極，陽極氧化條件為直流電壓14v、氧化電解液的溫度為25℃、時間35min，然后將陽極氧化后的鋁合金基材用水沖洗干凈，陽極氧化后鋁合金基材表面形成氧化膜；(4)封孔：將陽極氧化后的鋁合金基材浸漬在1500份100℃的水中45min，然后瀝干表面水分；(5)干燥：將封孔后的鋁合金基材在70℃干燥4h，即得鋁合金型材。實施例3與實施例2基本相同，區(qū)別僅僅在于，本實施例3中步驟(3)中抗壞血酸的用量為1.5份。實施例4與實施例2基本相同，區(qū)別僅僅在于，本實施例4中步驟(3)中抗壞血酸的用量為2份。實施例5與實施例2基本相同，區(qū)別僅僅在于，本實施例5中步驟(3)中抗壞血酸的用量為2.5份。實施例6鋁合金型材的制造方法，包含以下步驟，所述份均為重量份：(1)脫脂：將130份硫酸加入1000份水中混合均勻，得到脫脂處理液，將4份、體積為100cm×100cm×5cm的鋁合金基材浸漬在脫脂處理液中，浸漬溫度為25℃，浸漬時間為8min，取出鋁合金基材，用水沖洗干凈；(2)堿洗：將50份氫氧化鈉加入1000份水中混合均勻，得到堿洗液，將脫脂后的鋁合金基材浸漬在堿洗液中，浸漬溫度為55℃，浸漬時間為3min，取出鋁合金基材，用水沖洗干凈；(3)陽極氧化：將150份硫酸、1份硫酸鋁、0.12份硫酸鑭、2份抗壞血酸加入1000份水中混合均勻，得到氧化電解液，將堿洗后的鋁合金基材放入裝有氧化電解液的電解槽內(nèi)，以鋁合金基材作為陽極，以鉛板作為陰極，陽極氧化條件為直流電壓14v、氧化電解液的溫度為25℃、時間35min，然后將陽極氧化后的鋁合金基材用水沖洗干凈，陽極氧化后鋁合金基材表面形成氧化膜；(4)封孔：將200份改性劑、0.5份鹽酸、1000份乙醇加入1000份水中混合均勻得到混合液a，然后將200份異丁基三乙氧基硅烷、1000份乙醇加入1000份水中混合均勻得到混合液b，將混合液b加到混合液a中，800rpm、25℃攪拌18h，得到溶膠，將陽極氧化后的鋁合金基材浸漬在25℃的溶膠中，浸漬時間為5min；(5)干燥：將封孔后的鋁合金基材在70℃干燥4h，即得鋁合金型材。步驟(4)所述改性劑為磷酸三甲酯。實施例7鋁合金型材的制造方法，包含以下步驟，所述份均為重量份：(1)脫脂：將130份硫酸加入1000份水中混合均勻，得到脫脂處理液，將4份、體積為100cm×100cm×5cm的鋁合金基材浸漬在脫脂處理液中，浸漬溫度為25℃，浸漬時間為8min，取出鋁合金基材，用水沖洗干凈；(2)堿洗：將50份氫氧化鈉加入1000份水中混合均勻，得到堿洗液，將脫脂后的鋁合金基材浸漬在堿洗液中，浸漬溫度為55℃，浸漬時間為3min，取出鋁合金基材，用水沖洗干凈；(3)陽極氧化：將150份硫酸、1份硫酸鋁、0.12份硫酸鑭、2份抗壞血酸加入1000份水中混合均勻，得到氧化電解液，將堿洗后的鋁合金基材放入裝有氧化電解液的電解槽內(nèi)，以鋁合金基材作為陽極，以鉛板作為陰極，陽極氧化條件為直流電壓14v、氧化電解液的溫度為25℃、時間35min，然后將陽極氧化后的鋁合金基材用水沖洗干凈，陽極氧化后鋁合金基材表面形成氧化膜；(4)封孔：將200份改性劑、0.5份鹽酸、7份氯化鋅、1000份乙醇加入1000份水中混合均勻得到混合液a，然后將200份異丁基三乙氧基硅烷、1000份乙醇加入1000份水中混合均勻得到混合液b，將混合液b加到混合液a中，800rpm、25℃攪拌18h，得到溶膠，將陽極氧化后的鋁合金基材浸漬在25℃的溶膠中，浸漬時間為5min；(5)干燥：將封孔后的鋁合金基材在70℃干燥4h，即得鋁合金型材。步驟(4)所述改性劑為磷酸三甲酯。實施例8與實施例7基本相同，區(qū)別僅僅在于，本實施例8中步驟(4)所述改性劑為檸檬酸三丁酯。實施例9優(yōu)選地，所述步驟(4)中的改性劑為磷酸三甲酯和檸檬酸三甲酯，所述磷酸三甲酯和檸檬酸三甲酯的重量份比為(1-5):(1-3)。與實施例7基本相同，區(qū)別僅僅在于，本實施例9中步驟(4)所述改性劑為磷酸三甲酯和檸檬酸三丁酯，所述磷酸三甲酯和檸檬酸三丁酯的重量份比為4:1。電化學阻抗值測試結(jié)果：電化學阻抗值為2.48×107ω/cm2；耐摩擦性能測試結(jié)果：質(zhì)量損失率為3.2％。測試例1對實施例制備的鋁合金基材表面的氧化膜的硬度進行測試。具體測試結(jié)果見表2。表2：鋁合金基材表面氧化膜顯微硬度測試結(jié)果表顯微硬度/hv實施例1421實施例2487實施例3542實施例4595實施例5581比較實施例2-5與實施例1，實施例2-5在氧化電解液中添加稀土鹽硫酸鑭，通過優(yōu)化抗壞血酸的用量能提高鋁合金表面形成的氧化膜的顯微硬度，可能的原因是稀土鹽的加入能降低氧化膜的表面缺陷，使組織更加致密，抗壞血酸的配位能力對陽極氧化膜的生長過程產(chǎn)生了影響。測試例2對實施例制備得到的鋁合金型材的耐蝕性能進行測試。具體測試結(jié)果見表3。表3：鋁合金型材的電化學阻抗值測試結(jié)果表比較實施例6與實施例4，實施例4采用熱水對鋁合金表面進行封孔，實施例6采用磷酸三甲酯作為改性劑對鋁合金表面的氧化膜進行溶膠-凝膠技術(shù)封孔，實施例6的鋁合金型材的耐蝕性能明顯優(yōu)于實施例4。比較實施例7與實施例6，發(fā)明人意外發(fā)現(xiàn)，實施例7在制備溶膠時加入了氯化鋅，鋅離子的存在可提高鋁合金型材表面膜層對腐蝕離子的阻擋作用，抑制腐蝕作用的發(fā)生。測試例3對實施例制備得到的鋁合金型材的耐摩擦性能進行測試。具體測試結(jié)果見表4。表4：鋁合金型材的耐摩擦性能測試結(jié)果表質(zhì)量損失率/％實施例45.4實施例64.8實施例74.2實施例83.9與實施例4相比，實施例6采用溶膠-凝膠技術(shù)封孔能提高鋁合金型材表面的耐摩擦性能。實施例7制備溶膠時添加氯化鋅能進一步提高表面的耐摩擦性。以上所述，僅是對本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明做其他形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更為同等變化的等效實施例。凡是未脫離本發(fā)明方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改或等同變化，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。當前第1頁12