一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法
【專利摘要】一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法，其特征在于經(jīng)過表面除污、堿性腐蝕、化學(xué)拋光等預(yù)處理，之后采用硫酸140～160g/L、硫酸鋁2～4g/L、硫酸鎳2～4g/L、草酸4～10g/L、酒石酸15～25g/L、磺基水楊酸5～20g/L的復(fù)合電解液在室溫下選取帶梯形波脈沖信號電流進(jìn)行陽極氧化，之后在沸水中進(jìn)行封孔處理。本發(fā)明的有益之處在于：本發(fā)明的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法提高了成膜速度、常溫氧化、能耗低，而且所制備的近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的孔致密均勻，硬度較高，耐蝕性能好。
【專利說明】
一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于陽極氧化膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁硅合金由于具有重量輕、強(qiáng)度高、成形性好、價格適中、回收利用率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天等領(lǐng)域。但是由于其他合金元素的存在，增加了合金的腐蝕敏感性，在大氣環(huán)境下容易發(fā)生腐蝕而被破壞，需要對其進(jìn)行表面處理以顯著提高合金的耐蝕性和裝飾性能。
[0003]鋁合金的表面處理技術(shù)發(fā)展迅速，其中陽極氧化是目前常用和發(fā)展最快的方法。其工藝簡單、經(jīng)濟(jì)環(huán)保，制得的氧化膜具有良好的耐蝕性以及耐磨性。但是近共晶鋁硅合金由于硅含量較高，容易造成硅的偏析，阻礙電流的暢通，使用常規(guī)的陽極氧化技術(shù)難以獲得性能優(yōu)良的氧化膜。
[0004]陽極氧化膜要求鑄造鋁合金較高的表面性能，尤其是表面硬度、耐腐蝕性以及耐磨性，這些性能關(guān)系到陽極氧化膜的使用壽命。陽極氧化膜的厚度、封孔質(zhì)量和耐磨性等組成了鑄造鋁合金質(zhì)量最關(guān)鍵的幾項指標(biāo)，其中耐磨性和陽極氧化膜的厚度是陽極氧化鋁使用壽命的一個標(biāo)志。封孔質(zhì)量則反映氧化膜耐腐蝕性的重要指標(biāo)。
[0005]在現(xiàn)有的陽極氧化鋁的制備過程中，有兩個難點(diǎn):第一，在陽極氧化工序中，生產(chǎn)高膜厚的型材需要的時間較長，大約50分鐘時間，發(fā)熱量大，容易出現(xiàn)陽極氧化膜結(jié)構(gòu)疏松的情況。按照常規(guī)的氧化槽的槽液溫度在18?22 0C時，生產(chǎn)出來的陽極氧化膜的耐磨性很差，而且對封孔質(zhì)量也有影響。第二是封孔工序，陽極氧化膜厚度越大，越難把陽極氧化膜孔封閉住。然而，這些鋁合金陽極氧化工藝生產(chǎn)過程能耗較大，鋁合金陽極氧化膜的性能不是特別優(yōu)異。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法，從而解決現(xiàn)有的鑄造鋁硅合金耐磨性差、封孔質(zhì)量差和耐腐蝕性差的技術(shù)問題，而且該方法在提高成膜速度的同時擴(kuò)大了陽極氧化的反應(yīng)溫度范圍。
[0007]—種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法，其特征在于包括以下步驟:
[0008](I)表面除污:將近共晶鋁硅合金進(jìn)行線切割，獲得比較規(guī)則、干凈平整的表面，用蒸餾水洗凈;在80°C?90°C的第一堿性溶液中對近共晶鋁硅合金件進(jìn)行表面除油污90s，之后水洗，得到表面除污后近共晶鋁硅合金件；
[0009](2)堿性腐蝕:將得到的表面除污后近共晶鋁硅合金件在80 0C?90 0C的第二堿性溶液中進(jìn)行堿性腐蝕90s，之后水洗，得到堿性腐蝕后的近共晶鋁硅合金件；
[0010](3)重復(fù)步驟(I)和步驟(2);
[0011](4)化學(xué)拋光:將步驟(3)處理后的近共晶鋁硅合金件在酸性溶液中進(jìn)行化學(xué)拋光，水洗得到非常亮的銀灰色表面，觀察近共晶鋁硅合金表面水膜連續(xù)后進(jìn)行后續(xù)步驟；
[0012](5)陽極氧化:將步驟(4)處理后的近共晶鋁硅合金件作為陽極，鉛板作為陰極，置于復(fù)合電解液中，在常溫下采用帶波形的脈沖電源進(jìn)行陽極氧化，得到負(fù)載有陽極氧化膜的近共晶鋁硅合金；
[0013](6)封孔:將負(fù)載有陽極氧化膜的近共晶鋁硅合金放在95°C?100 V的沸水中進(jìn)行封孔。
[0014]進(jìn)一步地，前述步驟(5)中的復(fù)合電解液采用磺基水楊酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、硫酸高鈰中的任意兩種以上作為陽極氧化時的氧化硬膜劑。
[0015]進(jìn)一步地，前述步驟(5)中的復(fù)合電解液包括:硫酸140?160g/L，硫酸鋁2?4g/L，硫酸鎳2?4g/L，草酸4?10g/L，酒石酸15?25g/L，磺基水楊酸5?20g/L。
[0016]進(jìn)一步地，前述步驟(5)中的在常溫下采用帶波形的脈沖電源進(jìn)行陽極氧化的具體工藝參數(shù)為:電流密度為2.8?3.2A/dm2，頻率為40?60Hz，占空比為40%?60%，陽極氧化時間為20?40min，陽極氧化過程采用氣體攪拌的方式散熱。
[0017]更進(jìn)一步地，前述步驟(I)中的第一堿性溶液為磷酸鈉、碳酸鈉與曲拉通的混合溶液。
[0018]更進(jìn)一步地，前述步驟(2)中的第二堿性溶液為氫氧化鈉溶液。
[0019]更進(jìn)一步地，前述步驟(4)中的酸性溶液為硝酸和氫氟酸的混合溶液，前述氫氟酸濃度為40 %，前述的硝酸濃度為65 %，在常溫下采用的體積比為硝酸:氫氟酸=5:1。
[0020]更進(jìn)一步地，前述步驟(5)中的復(fù)合電解液包括硫酸160g/L，硫酸鋁4g/L，硫酸鎳2g/L，草酸6g/L，酒石酸20g/L，磺基水楊酸10g/L。
[0021]更進(jìn)一步地，前述步驟(5)中的在常溫下采用帶波形的脈沖電源進(jìn)行陽極氧化的具體工藝參數(shù)為:電流密度位3.2A/dm2，頻率為50Hz，占空比為50%，陽極氧化時間為30mino
[0022]本發(fā)明的有益之處在于:
[0023]本發(fā)明的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法采用的硫酸溶液濃度相對較低比現(xiàn)有技術(shù)采用的較高濃度的硫酸溶液環(huán)境友好性強(qiáng)；
[0024]本發(fā)明的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法采用帶波形的脈沖電源，形成連續(xù)性好、較厚的膜層，而常規(guī)的陽極氧化表面處理易“燒蝕”，氧化膜表面的連續(xù)性和膜層厚度都不如本發(fā)明；
[0025]本發(fā)明的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法生產(chǎn)出來的近共晶鋁硅合金陽極氧化膜結(jié)合力好，不易產(chǎn)生變形、脫落；
[0026]采用本發(fā)明的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法生產(chǎn)出來的近共晶鋁硅合金陽極氧化膜能滿足鑄造鋁合金的需要，相比于含硅量較低的鋁型材，有較寬的使用范圍，可以滿足用戶更高的需求；
[0027]本發(fā)明的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法與對反應(yīng)溫度要求較高的硬質(zhì)陽極氧化相比，只需要在常溫條件下就能進(jìn)行反應(yīng)，減少了能耗，節(jié)省了能源和成本；
[0028]本發(fā)明的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法形成氧化膜速度較快，而且工藝簡單、經(jīng)濟(jì)環(huán)保，制得的近共晶鋁硅合金陽極氧化膜具有良好的耐蝕性以及耐磨性。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法的實(shí)施例I制備的封孔陽極氧化膜的SEM圖；
[0030]圖2為本發(fā)明的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法的實(shí)施例2制備的封孔陽極氧化膜的SEM圖；
[0031]圖3為本發(fā)明的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法的實(shí)施例3制備的封孔陽極氧化膜的SEM圖；
[0032]圖4為本發(fā)明的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法的實(shí)施例4制備的封孔陽極氧化膜的SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]實(shí)施例1
[0034]—種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法，包括以下步驟:
[0035](I)預(yù)處理
[0036]將近共晶鋁硅合金進(jìn)行線切割，獲得比較規(guī)則、干凈平整的表面，用蒸餾水洗凈；在80 °C?90 °C的第一堿性溶液磷酸鈉、碳酸鈉與曲拉通的混合溶液中對近共晶鋁硅合金件進(jìn)行表面除油污90s后，水洗;在80°C?90°C的第二堿性溶液氫氧化鈉溶液中進(jìn)行堿性腐蝕90s后，水洗;在酸性溶液中進(jìn)行化學(xué)拋光，水洗得到非常亮的銀灰色表面，酸性溶液為硝酸和氫氟酸的混合溶液，氫氟酸濃度為40%，硝酸濃度為65%，在常溫下采用的體積比為硝酸:氫氟酸=5:1;觀察近共晶鋁硅合金表面水膜連續(xù)后進(jìn)行陽極氧化；
[0037](2)陽極氧化處理
[0038]將近共晶鋁硅合金件作為陽極，鉛板作為陰極，置于復(fù)合電解液中，在常溫下采用帶波形的脈沖電源進(jìn)行陽極氧化30min，得到陽極氧化膜。所述復(fù)合溶液為:硫酸160g/L，硫酸鋁4g/L，硫酸鎳2g/L，草酸6g/L，酒石酸20g/L，磺基水楊酸5g/L;所述的在常溫下采用帶波形的脈沖電源進(jìn)行陽極氧化的具體工藝參數(shù)為:電流密度為3.2A/dm2，頻率為50Hz，占空比為50%;
[0039](3)封孔
[0040]將負(fù)載有陽極氧化膜的近共晶鋁硅合金放在95°C?100°C的沸水中進(jìn)行封孔。
[0041]實(shí)施例1所制備的封孔陽極氧化膜的膜層結(jié)構(gòu)表征圖1所示。從圖中可以觀察氧化膜孔呈六角蜂窩狀結(jié)構(gòu)，氧化膜表面致密，所得的氧化膜厚度為10.89μπι，熱震試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氧化膜層無變形脫落，結(jié)合力好。
[0042]實(shí)施例2
[0043]—種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法，包括以下步驟:
[0044](I)預(yù)處理
[0045]將近共晶鋁硅合金進(jìn)行線切割，獲得比較規(guī)則、干凈平整的表面，用蒸餾水洗凈；在80 °C?90 °C的第一堿性溶液磷酸鈉、碳酸鈉與曲拉通的混合溶液中對近共晶鋁硅合金件進(jìn)行表面除油污90s后，水洗;在80°C?90°C的第二堿性溶液氫氧化鈉溶液中進(jìn)行堿性腐蝕90s后，水洗;在酸性溶液中進(jìn)行化學(xué)拋光，水洗得到非常亮的銀灰色表面，酸性溶液為硝酸和氫氟酸的混合溶液，氫氟酸濃度為40%，硝酸濃度為65%，在常溫下采用的體積比為硝酸:氫氟酸=5:1;觀察近共晶鋁硅合金表面水膜連續(xù)后進(jìn)行陽極氧化；
[0046](2)陽極氧化處理
[0047]將近共晶鋁硅合金件作為陽極，鉛板作為陰極，置于復(fù)合電解液中，在常溫下采用帶波形的脈沖電源進(jìn)行陽極氧化30min，得到陽極氧化膜。所述復(fù)合溶液為:硫酸160g/L，硫酸鋁4g/L，硫酸鎳2g/L，草酸6g/L，酒石酸20g/L，磺基水楊酸6g/L;所述的在常溫下采用帶波形的脈沖電源進(jìn)行陽極氧化的具體工藝參數(shù)為:電流密度為3.2A/dm2，頻率為50Hz，占空比為50%;
[0048](3)封孔
[0049 ]將負(fù)載有陽極氧化膜的近共晶鋁硅合金件放在95 °C?100 °C的沸水中進(jìn)行封孔。
[0050]本實(shí)施例2所制備的封孔陽極氧化膜的膜層結(jié)構(gòu)表征圖2所示。從圖中可以觀察氧化膜孔呈六角蜂窩狀結(jié)構(gòu)，氧化膜表面致密，所得的氧化膜厚度為12.78μπι，熱震試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氧化膜層無變形脫落，結(jié)合力好。
[0051 ] 實(shí)施例3
[0052]一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法，包括以下步驟:
[0053](I)預(yù)處理
[0054]將近共晶鋁硅合金進(jìn)行線切割，獲得比較規(guī)則、干凈平整的表面，用蒸餾水洗凈；在80 °C?90 °C的第一堿性溶液磷酸鈉、碳酸鈉與曲拉通的混合溶液中對近共晶鋁硅合金件進(jìn)行表面除油污90s后，水洗;在80°C?90°C的第二堿性溶液氫氧化鈉溶液中進(jìn)行堿性腐蝕90s后，水洗;在酸性溶液中進(jìn)行化學(xué)拋光，水洗得到非常亮的銀灰色表面，酸性溶液為硝酸和氫氟酸的混合溶液，氫氟酸濃度為40%，硝酸濃度為65%，在常溫下采用的體積比為硝酸:氫氟酸=5:1;觀察近共晶鋁硅合金表面水膜連續(xù)后進(jìn)行陽極氧化；
[0055](2)陽極氧化處理
[0056]將近共晶鋁硅合金件作為陽極，鉛板作為陰極，置于復(fù)合電解液中，在常溫下采用帶波形的脈沖電源進(jìn)行陽極氧化30min，得到陽極氧化膜。所述復(fù)合溶液為:硫酸160g/L，硫酸鋁4g/L，硫酸鎳2g/L，草酸6g/L，酒石酸20g/L，磺基水楊酸8g/L;所述的在常溫下采用帶波形的脈沖電源進(jìn)行陽極氧化的具體工藝參數(shù)為:電流密度為3.2A/dm2，頻率為50Hz，占空比為50%;
[0057](3)封孔
[0058]將負(fù)載有陽極氧化膜的近共晶鋁硅合金放在95°C?100 °C的沸水中進(jìn)行封孔。
[0059]本實(shí)施例3所制備的封孔陽極氧化膜的膜層結(jié)構(gòu)表征圖3所示。從圖中可以觀察氧化膜孔呈六角蜂窩狀結(jié)構(gòu)，氧化膜表面比較致密，所得的氧化膜厚度為16.23μπι，熱震試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氧化膜層無變形脫落，結(jié)合力好。
[0060]實(shí)施例4
[0061]—種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法，包括以下步驟:
[0062](I)預(yù)處理
[0063]將近共晶鋁硅合金進(jìn)行線切割，獲得比較規(guī)則、干凈平整的表面，用蒸餾水洗凈；在80 °C?90 °C的第一堿性溶液磷酸鈉、碳酸鈉與曲拉通的混合溶液中對近共晶鋁硅合金件進(jìn)行表面除油污90s后，水洗;在80°C?90°C的第二堿性溶液氫氧化鈉溶液中進(jìn)行堿性腐蝕90s后，水洗;在酸性溶液中進(jìn)行化學(xué)拋光，水洗得到非常亮的銀灰色表面，酸性溶液為硝酸和氫氟酸的混合溶液，氫氟酸濃度為40%，硝酸濃度為65%，在常溫下采用的體積比為硝酸:氫氟酸=5:1;觀察近共晶鋁硅合金表面水膜連續(xù)后進(jìn)行陽極氧化；
[0064](2)陽極氧化處理
[0065]將近共晶鋁硅合金件作為陽極，鉛板作為陰極，置于復(fù)合電解液中，在常溫下采用帶波形的脈沖電源進(jìn)行陽極氧化30min，得到陽極氧化膜。所述復(fù)合溶液為:硫酸160g/L，硫酸鋁4g/L，硫酸鎳2g/L，草酸6g/L，酒石酸20g/L，磺基水楊酸6g/L;所述的在常溫下采用帶波形的脈沖電源進(jìn)行陽極氧化的具體工藝參數(shù)為:電流密度為3.2A/dm2，頻率為50Hz，占空比為50%;
[0066](3)封孔
[0067]將負(fù)載有陽極氧化膜的近共晶鋁硅合金放在95°C?100°C的沸水中進(jìn)行封孔。
[0068]實(shí)施例4所制備的封孔陽極氧化膜的膜層結(jié)構(gòu)表征圖4所示。從圖中可以觀察氧化膜孔呈六角蜂窩狀結(jié)構(gòu)，氧化膜表面致密，所得的氧化膜厚度為18.29μπι，熱震試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氧化膜層無變形脫落，結(jié)合力好。
[0069]應(yīng)當(dāng)理解，以上所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。由本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項】
1.一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法，其特征在于包括以下步驟: (1)表面除污:將近共晶鋁硅合金進(jìn)行線切割，獲得比較規(guī)則、干凈平整的表面，用蒸餾水洗凈;在80 °C?90°C的第一堿性溶液中對近共晶鋁硅合金件進(jìn)行表面除油污90s，之后水洗，得到表面除污后近共晶鋁硅合金件； (2)堿性腐蝕:將得到的表面除污后近共晶鋁硅合金件在80°C?90°C的第二堿性溶液中進(jìn)行堿性腐蝕90s，之后水洗，得到堿性腐蝕后的近共晶鋁硅合金件； (3)重復(fù)步驟(I)和步驟(2); (4)化學(xué)拋光:將步驟(3)處理后的近共晶鋁硅合金件在酸性溶液中進(jìn)行化學(xué)拋光，水洗得到非常亮的銀灰色表面，觀察近共晶鋁硅合金表面水膜連續(xù)后進(jìn)行后續(xù)步驟； (5)陽極氧化:將步驟(4)處理后的近共晶鋁硅合金件作為陽極，鉛板作為陰極，置于復(fù)合電解液中，在常溫下采用帶波形的脈沖電源進(jìn)行陽極氧化，得到負(fù)載有陽極氧化膜的近共晶招娃合金件； (6)封孔:將負(fù)載有陽極氧化膜的近共晶鋁硅合金件放在95°C?100°C的沸水中進(jìn)行封孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法，其特征在于，步驟(5)中所述的復(fù)合電解液采用磺基水楊酸、酒石酸、檸檬酸、草酸、硫酸高鈰中的任意兩種以上作為陽極氧化時的氧化硬膜劑。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法，其特征在于，步驟(5)中所述的復(fù)合電解液包括:硫酸140?160g/L，硫酸鋁2?4g/L，硫酸鎳2?4g/L，草酸4?10g/L，酒石酸15?25g/L，磺基水楊酸5?20g/L。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法，其特征在于，步驟(5)中所述的在常溫下采用帶波形的脈沖電源進(jìn)行陽極氧化的具體工藝參數(shù)為:電流密度為2.8?3.2A/dm2，頻率為40?60Hz，占空比為40 %?60%，陽極氧化時間為20?40min，陽極氧化過程采用氣體攪拌方式散熱。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法，其特征在于，步驟(I)中所述的第一堿性溶液為磷酸鈉、碳酸鈉與曲拉通的混合溶液。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法，其特征在于，步驟(2)中所述的第二堿性溶液為氫氧化鈉溶液。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法，其特征在于，步驟(4)中所述酸性溶液為硝酸和氫氟酸的混合溶液，所述氫氟酸濃度為40%，所述硝酸濃度為65%，在常溫下采用的體積比為硝酸:氫氟酸=5:1。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法，其特征在于，步驟(5)中所述的復(fù)合電解液包括硫酸160g/L，硫酸鋁4g/L，硫酸鎳2g/L，草酸6g/L，酒石酸20g/L，磺基水楊酸10g/L。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用磺基水楊酸制備近共晶鋁硅合金陽極氧化膜的方法，其特征在于，步驟(5)中所述的在常溫下采用帶波形的脈沖電源進(jìn)行陽極氧化的具體工藝參數(shù)為:電流密度為3.2A/dm2，頻率為50Hz，占空比為50 %，陽極氧化時間為30min。
【文檔編號】C25D11/16GK105951153SQ201610543354
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】黃宏軍, 李雙雙, 左曉姣, 董福宇, 袁曉光
【申請人】沈陽工業(yè)大學(xué)