一種鋁合金表面陽(yáng)極氧化-封孔的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋁合金表面陽(yáng)極氧化?封孔的處理方法，屬于金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域。步驟：對(duì)鋁合金的表面預(yù)處理；對(duì)得到的鋁合金在電解液中通過(guò)陽(yáng)極氧化形成氧化膜，所述的電解液的組成是硫酸130～160g/L、納米SiO2 1～6g/L、水性丙烯酸樹(shù)脂0.5～2g/L和硝酸鈰0.5～2g/L；再經(jīng)過(guò)二次表面封閉處理后，經(jīng)過(guò)水洗、風(fēng)干處理，得到鋁合金。本發(fā)明的處理方法得到的鋁合金經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化、二次封閉處理，具有耐腐蝕性能好的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種鋁合金表面陽(yáng)極氧化-封孔的處理方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種鋁合金表面陽(yáng)極氧化-封孔的處理方法，屬于金屬表面處理技術(shù) 領(lǐng)域。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 陽(yáng)極氧化是一種電解氧化，在該過(guò)程中鋁合金的表面通常轉(zhuǎn)化為一層氧化膜，這 層膜具有保護(hù)性、裝飾性以及其他的一些功能性。氧化膜分兩大類:壁皇型氧化膜和多孔型 氧化膜，壁皇型氧化膜是一層緊靠金屬表面的致密無(wú)孔的薄氧化膜，厚度取決于外加電壓 一般不超過(guò)O.lum。多孔型氧化膜由阻擋層和多孔層兩層氧化膜組成，阻擋層厚度和外加電 壓有關(guān)，多孔層厚度取決于通過(guò)的電量。我們最常用的是多孔型氧化膜。氧化膜的特點(diǎn)有： a.氧化膜結(jié)構(gòu)呈多孔性蜂窩狀結(jié)，膜的多孔性使具有很好的吸附能力，可以作涂鍍層的底 層也可被染色，提高金屬的裝飾效果。b.氧化膜的硬度高，陽(yáng)極氧化膜的硬度很高，其硬度 大約在196 - 490HV，因?yàn)橛捕雀邲Q定了氧化膜的耐磨性非常好。c.氧化膜的耐蝕性，鋁氧化 膜在空氣、土壤中都很穩(wěn)定，同基體的結(jié)合力也很強(qiáng)，一般情況下氧化后都會(huì)進(jìn)行染色封孔 或噴涂處理，使其耐腐蝕性進(jìn)一步增強(qiáng)。d.氧化膜的結(jié)合力，氧化氧化膜于基體金屬的結(jié)合 力很強(qiáng)，很難用機(jī)械的方法將它們分離，即使膜層隨金屬?gòu)澢?，膜層仍于基體金屬保持良好 的結(jié)合，但氧化膜的塑性小，脆性大，當(dāng)膜層受到較大的沖擊負(fù)荷和彎曲變形時(shí)，會(huì)產(chǎn)生龜 裂，所以這種氧化膜不易在機(jī)械作用下使用，可以用作油漆層的底層。
[0005] 鋁陽(yáng)極氧化之后對(duì)氧化膜進(jìn)行的物理或化學(xué)處理過(guò)程，以降低氧化膜的孔隙率和 吸附能力，以便把染料密封在微孔中，同時(shí)提高膜的耐蝕性、耐磨等性能。在建筑行業(yè)世界 各國(guó)對(duì)氧化膜的封孔基本上采用高溫蒸汽法、冷封孔、電泳涂裝法三種工藝，但目前中溫封 孔有擴(kuò)大的趨勢(shì)。從封孔原理來(lái)分主要有水合反應(yīng)、無(wú)機(jī)物填充或有機(jī)物填充三大類。熱封 孔工藝包括有:a.沸水封孔:在接近沸點(diǎn)的純水中（溫度95度以上，去離子水），通過(guò)氧化鋁 的水合反應(yīng)將非晶態(tài)的氧化鋁轉(zhuǎn)化成水合氧化鋁，由于水合氧化鋁比原來(lái)的體積大了 30%， 體積膨脹使的氧化膜的微孔填充封閉。b.高溫蒸汽封孔:原理和沸水封孔一樣，優(yōu)點(diǎn)：速度 快、水質(zhì)的依賴性小、少出現(xiàn)白灰、褪色風(fēng)險(xiǎn)小。
[0006] CN103215630A公開(kāi)一種有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合硅溶膠封閉鋁合金陽(yáng)極氧化膜孔的方法， 是將經(jīng)前處理后的鋁或鋁合金陽(yáng)極表面涂覆或沉積上一層有機(jī)一無(wú)機(jī)復(fù)合硅溶膠層，再經(jīng) 烘干、燒結(jié)制成。所述有機(jī)一無(wú)機(jī)復(fù)合硅溶膠是由〇.5-30ml硅烷試劑或正硅酸乙酯，0.5-30ml無(wú)機(jī)硅溶液、l-40ml水、l-90ml有機(jī)溶劑、0.05-100g填料粉體和0.01-10g表面活性劑 制成。CN103343374B公開(kāi)一種鑄鋁合金工件的硬質(zhì)陽(yáng)極氧化處理方法，包括將鋁硅鑄鋁合 金熔融后，注入壓鑄機(jī)中進(jìn)行壓鑄成型，得相應(yīng)的鑄鋁合金工件;然后，將上述鑄鋁合金工 件在350 °C~450 °C的條件下進(jìn)行熱處理；最后，將經(jīng)過(guò)熱處理后的鑄鋁合金工件進(jìn)行硬質(zhì) 陽(yáng)極氧化處理，使在鑄鋁合金工件表面形成硬質(zhì)陽(yáng)極氧化膜。但是上述的處理方法得到的 鋁合金仍然存在著耐腐蝕性不好的問(wèn)題。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是:提供一種對(duì)鋁合金表面進(jìn)行陽(yáng)極氧化封閉處理的方法，該方法 處理后的鋁合金具有優(yōu)良的耐腐蝕性能。
[0009] 技術(shù)方案是： 一種鋁合金表面陽(yáng)極氧化-封孔的處理方法，包括如下步驟： 第1步，對(duì)鋁合金的表面預(yù)處理； 第2步，對(duì)第1步得到的鋁合金在電解液中通過(guò)陽(yáng)極氧化形成氧化膜，所述的電解液的 組成是硫酸130~160g/L、納米Si02 1~6g/L、水性丙烯酸樹(shù)脂0.5~2g/L和硝酸鈰0.5~ 2g/L; 第3步，對(duì)第2步處理后的鋁合金在封閉槽中進(jìn)行第一次封閉處理，采用的第一封閉液 的組成是:檸檬酸2~5g/L，硝酸鉻2~3g/l，磷酸三鈉0 · 4~0 · 8g/l，EDTA-Na2 0 · 5~0 · 8g/ 1，硫酸鎳0.02~0.048/1; 第4步，對(duì)第3步處理后的鋁合金進(jìn)行第二次封閉處理，采用的第二封閉液的組成是:水 性丙烯酸樹(shù)脂40~45g/l，非離子表面活性劑0.5~lg/Ι，納米Si02 8~12g/l，仲辛基酚聚 氧乙稀醚3~5g/l; 第5步，再經(jīng)過(guò)水洗、風(fēng)干處理后，得到鋁合金。
[0010] 所述的第1步中，預(yù)處理是指拋光、除油脂中的一種或者幾種。
[0011] 所述的第1步中，鋁合金可以是鑄鋁合金ZL101、ZL102、ZL105、ZL105A、ZL107、 ZL110或ZL108。
[0012] 所述的第2步中，陽(yáng)極氧化的工藝參數(shù)是:溫度:-4~4°C，電流密度：2.4~3.7A/ cm2,電壓：42~50V，時(shí)間：20~30min。
[0013] 所述的第3步中，封閉操作的參數(shù)是:溫度:30~40 °C，時(shí)間：30~50min。
[0014] 所述的第4步中，封閉操作的參數(shù)是:溫度:20~30 °C，時(shí)間：4~7min。
[0015] 所述的第2步中的納米Si〇2是指經(jīng)過(guò)羥基硅油改性過(guò)的Si〇2，改性步驟是：在 1000mL四頸燒瓶中加入40g娃酸鈉、6g硫酸鈉和466mL水，在30°C下攪拌30min，升溫至85°C， 滴加12wt%的硫酸溶液至體系pH為10 · 5，陳化20min。加12wt%硫酸調(diào)整pH至4 · 7，加入羥基硅 油40g，攪拌lh后，陳化1.5h。過(guò)濾，濾餅經(jīng)水洗至洗液中無(wú) S042'乙醇洗滌除去水分，干燥得 羥基硅油改性過(guò)的Si〇2。
[0016] 有益效果 本發(fā)明的處理方法得到的鋁合金經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化、二次封閉處理，具有耐腐蝕性能好的 優(yōu)點(diǎn)。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
[0018] 實(shí)施例1 第1步，對(duì)鑄鋁合金ZL101的表面拋光、除油脂預(yù)處理； 第2步，對(duì)第1步得到的鋁合金在電解液中通過(guò)陽(yáng)極氧化形成氧化膜，所述的電解液的 組成是硫酸130g/L、納米Si〇2 lg/L、水性丙稀酸樹(shù)脂0.5g/L和硝酸鋪0.5g/L;陽(yáng)極氧化的 工藝參數(shù)是:溫度:_4°C，電流密度:2.4A/cm 2，電壓:42V，時(shí)間：20min; 第3步，對(duì)第2步處理后的鋁合金在封閉槽中進(jìn)行第一次封閉處理，采用的第一封閉液 的組成是:檸檬酸2g/L，硝酸鉻2g/l，磷酸三鈉0 · 4g/l，EDTA-Na2 0 · 5g/l，硫酸鎳0 · 02g/l; 封閉操作的參數(shù)是:溫度:30 °C，時(shí)間：30min; 第4步，對(duì)第3步處理后的鋁合金進(jìn)行第二次封閉處理，采用的第二封閉液的組成是:水 性丙稀酸樹(shù)脂40g/l，非離子表面活性劑0.5g/l，納米Si〇2 8g/l，仲辛基酸聚氧乙稀醚3g/ 1;封閉操作的參數(shù)是:溫度:20 °C，時(shí)間：4min。
[0019] 第5步，再經(jīng)過(guò)水洗、風(fēng)干處理后，得到鋁合金。
[0020] 實(shí)施例2 第1步，對(duì)鑄鋁合金ZL101的表面拋光、除油脂預(yù)處理； 第2步，對(duì)第1步得到的鋁合金在電解液中通過(guò)陽(yáng)極氧化形成氧化膜，所述的電解液的 組成是硫酸160g/L、納米Si02 6g/L、水性丙烯酸樹(shù)脂2g/L和硝酸鈰2g/L;陽(yáng)極氧化的工藝參 數(shù)是:溫度：4°C，電流密度：3.7A/cm2,電壓：50V，時(shí)間：30min; 第3步，對(duì)第2步處理后的鋁合金在封閉槽中進(jìn)行第一次封閉處理，采用的第一封閉液 的組成是:檸檬酸5g/L，硝酸鉻3g/l，磷酸三鈉0.8g/l，EDTA-Na20.8g/l，硫酸鎳0.04g/l;封 閉操作的參數(shù)是:溫度：40 °C，時(shí)間：50min; 第4步，對(duì)第3步處理后的鋁合金進(jìn)行第二次封閉處理，采用的第二封閉液的組成是:水 性丙烯酸樹(shù)脂45g/l，非離子表面活性劑lg/Ι，納米Si02 12g/l，仲辛基酚聚氧乙烯醚5g/l; 封閉操作的參數(shù)是:溫度：30 °C，時(shí)間：7min。
[0021 ]第5步，再經(jīng)過(guò)水洗、風(fēng)干處理后，得到鋁合金。
[0022] 實(shí)施例3 第1步，對(duì)鑄鋁合金ZL101的表面拋光、除油脂預(yù)處理； 第2步，對(duì)第1步得到的鋁合金在電解液中通過(guò)陽(yáng)極氧化形成氧化膜，所述的電解液的 組成是硫酸140g/L、納米Si02 2g/L、水性丙烯酸樹(shù)脂0.8g/L和硝酸鈰lg/L;陽(yáng)極氧化的工 藝參數(shù)是:溫度:2°C，電流密度:2.8A/cm 2，電壓:48V，時(shí)間：25min; 第3步，對(duì)第2步處理后的鋁合金在封閉槽中進(jìn)行第一次封閉處理，采用的第一封閉液 的組成是:檸檬酸4g/L，硝酸鉻2g/l，磷酸三鈉0 · 6g/l，EDTA-Na2 0 · 6g/l，硫酸鎳0 · 02g/l; 封閉操作的參數(shù)是:溫度:35 °C，時(shí)間：35min; 第4步，對(duì)第3步處理后的鋁合金進(jìn)行第二次封閉處理，采用的第二封閉液的組成是:水 性丙烯酸樹(shù)脂42g/l，非離子表面活性劑0.8g/l，納米Si02 10g/l，仲辛基酚聚氧乙烯醚4g/ 1;封閉操作的參數(shù)是:溫度:25 °C，時(shí)間：6min。
[0023]第5步，再經(jīng)過(guò)水洗、風(fēng)干處理后，得到鋁合金。
[0024] 實(shí)施例4 與實(shí)施例3的區(qū)別是:所述的第2步中的納米Si02是指經(jīng)過(guò)羥基硅油改性過(guò)的Si02,改 性步驟是:在l〇〇〇mL四頸燒瓶中加入40g硅酸鈉、6g硫酸鈉和466mL水，在30 °C下攪拌30min， 升溫至85°C，滴加12wt%的硫酸溶液至體系pH為10.5，陳化20min。加12wt%硫酸調(diào)整pH至 4.7，加入羥基硅油40g，攪拌lh后，陳化1.5h。過(guò)濾，濾餅經(jīng)水洗至洗液中無(wú) S042'乙醇洗滌 除去水分，干燥得羥基硅油改性過(guò)的Si02。
[0025]第1步，對(duì)鑄鋁合金ZL101的表面拋光、除油脂預(yù)處理； 第2步，對(duì)第1步得到的鋁合金在電解液中通過(guò)陽(yáng)極氧化形成氧化膜，所述的電解液的 組成是硫酸140g/L、羥基硅油改性過(guò)的納米Si02 2g/L、水性丙烯酸樹(shù)脂0.8g/L和硝酸鈰 lg/L;陽(yáng)極氧化的工藝參數(shù)是:溫度:2°C，電流密度:2.8A/cm2，電壓:48V，時(shí)間：25min; 第3步，對(duì)第2步處理后的鋁合金在封閉槽中進(jìn)行第一次封閉處理，采用的第一封閉液 的組成是:檸檬酸4g/L，硝酸鉻2g/l，磷酸三鈉0 · 6g/l，EDTA-Na2 0 · 6g/l，硫酸鎳0 · 02g/l; 封閉操作的參數(shù)是:溫度:35 °C，時(shí)間：35min; 第4步，對(duì)第3步處理后的鋁合金進(jìn)行第二次封閉處理，采用的第二封閉液的組成是:水 性丙稀酸樹(shù)脂42g/l，非離子表面活性劑0.8g/l，納米Si〇2 10g/l，仲辛基酸聚氧乙稀醚4g/ 1;封閉操作的參數(shù)是:溫度:25 °C，時(shí)間：6min。
[0026] 第5步，再經(jīng)過(guò)水洗、風(fēng)干處理后，得到鋁合金。
[0027] 鋁合金氧化膜防護(hù)性能試驗(yàn)，以未處理的鑄鋁合金ZL101作為對(duì)照。
[0028] 人造氣氛腐蝕試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn)（GB/T10125-2012);銅加速乙酸鹽霧試驗(yàn)（GB/ T12967 · 3-2008);交變濕熱試驗(yàn)(GJB150 · 9-86);霉菌試驗(yàn)(GJB150 · 10-86) ; lh100 °C高溫 試驗(yàn)(GJB150.3-86)。
[0029]表格中統(tǒng)計(jì)的時(shí)間為出現(xiàn)表面有肉眼可見(jiàn)變化時(shí)的時(shí)間。
[0030]從表中可以看出，本發(fā)明的鋁合金表面處理方法可以提高表面的耐腐蝕性能，通 過(guò)對(duì)陽(yáng)極氧化中的氧化硅進(jìn)行改性之后，可以提高與封閉中的封閉液的相容性，提高封閉 效果，達(dá)到提高耐腐蝕性能的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鋁合金表面陽(yáng)極氧化-封孔的處理方法，其特征在于，包括如下步驟： 第1步，對(duì)鋁合金的表面預(yù)處理； 第2步，對(duì)第1步得到的鋁合金在電解液中通過(guò)陽(yáng)極氧化形成氧化膜，所述的電解液的 組成是硫酸130~160g/L、納米Si02 1~6g/L、水性丙烯酸樹(shù)脂0.5~2g/L和硝酸鈰0.5~ 2g/L; 第3步，對(duì)第2步處理后的鋁合金在封閉槽中進(jìn)行第一次封閉處理，采用的第一封閉液 的組成是:檸檬酸2~5g/L，硝酸鉻2~3g/l，磷酸三鈉0 · 4~0 · 8g/l，EDTA-Na2 0 · 5~0 · 8g/ 1，硫酸鎳0.02~0.048/1; 第4步，對(duì)第3步處理后的鋁合金進(jìn)行第二次封閉處理，采用的第二封閉液的組成是:水 性丙烯酸樹(shù)脂40~45g/l，非離子表面活性劑0.5~lg/Ι，納米Si02 8~12g/l，仲辛基酚聚 氧乙稀醚3~5g/l; 第5步，再經(jīng)過(guò)水洗、風(fēng)干處理后，得到鋁合金。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金表面陽(yáng)極氧化-封孔的處理方法，其特征在于，所述的 第1步中，預(yù)處理是指拋光、除油脂中的一種或者幾種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金表面陽(yáng)極氧化-封孔的處理方法，其特征在于，所述的 第 1 步中，鋁合金可以是鑄鋁合金ZL101、ZL102、ZL105、ZL105A、ZL107、ZL110SZL108。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金表面陽(yáng)極氧化-封孔的處理方法，其特征在于，所述的 第2步中，陽(yáng)極氧化的工藝參數(shù)是：溫度：-4~4°C，電流密度：2.4~3.7A/cm 2，電壓：42~ 50V，時(shí)間：20~30min。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金表面陽(yáng)極氧化-封孔的處理方法，其特征在于，所述的 第3步中，封閉操作的參數(shù)是:溫度:30~40 °C，時(shí)間：30~50min。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金表面陽(yáng)極氧化-封孔的處理方法，其特征在于，所述的 第4步中，封閉操作的參數(shù)是:溫度:20~30 °C，時(shí)間：4~7min。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金表面陽(yáng)極氧化-封孔的處理方法，其特征在于，所述的 第2步中的納米Si02是指經(jīng)過(guò)羥基硅油改性過(guò)的Si0 2，改性步驟是:在1000mL四頸燒瓶中加 入40g硅酸鈉、6g硫酸鈉和466mL水，在30 °C下攪拌30min，升溫至85 °C，滴加12wt%的硫酸溶 液至體系pH為10 · 5，陳化20min，加12wt%硫酸調(diào)整pH至4 · 7，加入羥基硅油40g，攪拌lh后，陳 化1.5h，過(guò)濾，濾餅經(jīng)水洗至洗液中無(wú) S042'乙醇洗滌除去水分，干燥得羥基硅油改性過(guò)的 Si02〇
【文檔編號(hào)】C25D11/24GK105970268SQ201610603705
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月28日
【發(fā)明人】關(guān)亞玲
【申請(qǐng)人】關(guān)亞玲