一种高发射率阳极氧化膜层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高发射率阳极氧化膜层的制备方法，属于铝及其铝合金表面处理技术领域，该方法能够提供一种致密、均匀、不开裂的阳极氧化膜；该方法的步骤为：(1)前处理；(2)阳极氧化；(3)扩孔氧化；(4)着色预处理；(5)着色；采用硫酸己二酸阳极氧化工艺步骤制备的阳极氧化膜层厚度薄(约5~7m)、致密、均匀，孔隙率较低，可避免由于空间环境变化导致膜层出现裂纹，解决膜层开裂问题。该方法制备的阳极氧化膜的发射率比较高。

Preparation method of high emissivity anodic oxidation film

The invention discloses a preparation method of high emissivity anodic oxide film, which belongs to the technical field of surface treatment of aluminium and its aluminium alloy. The method can provide a dense, uniform and non-cracking anodic oxide film. The steps of the method are: (1) pretreatment; (2) anodic oxidation; (3) pore enlargement oxidation; (4) coloring pretreatment; (5) Colouring; Anodic oxide film prepared by sulfuric acid adipic acid anodic oxidation process is thin (about 5-7m), compact, uniform, and has low porosity, which can avoid the cracking of the film caused by the change of space environment and solve the problem of film cracking. The emissivity of the anodic oxide film prepared by this method is relatively high.

【技术实现步骤摘要】
一种高发射率阳极氧化膜层的制备方法
本专利技术属于铝及其铝合金表面处理
，涉及一种高发射率阳极氧化膜层的制备方法。
技术介绍
航天器表面阳极氧化型热控膜层主要包括了光亮阳极氧化热控涂层和黑色阳极氧化热控涂层。前者是在抛光铝材表面上，利用阳极氧化工艺形成一层很薄的对太阳光透明的氧化膜，而基体的铝表面对太阳光具有很高的反射能力，通过控制氧化膜厚度，可以改变膜层的反射率，从而调节膜层的吸收/发射比。后者是利用了氧化膜的多孔性，吸附其他物质构成具有高吸收率的外表面。氧化膜经处理后，其热辐射性质在空间环境中十分稳定。近年来，文献报道了利用硫酸阳极氧化工艺在LY12等铝合金表面制备厚度在10μm左右的光亮阳极氧化膜。如Kumar等人在硫酸槽液中添加了偏钒酸铵等物质，制备出了高太阳光反射率和低吸收率的10.5μm的氧化膜，并研究了制备工艺对膜层光学特性的影响。虽然氧化膜厚度的增加，可以增加膜层的防护效果，但在冷热交变的空间环境中，膜层越厚，产生裂纹的几率越大，反而减低了零件在空间环境中的稳定性。另外，氧化膜越厚，受到铝合金基体组织的影响就越大，膜层孔隙率越高，这也会造成膜层开裂倾向越严重。Goueffon等人研究了用7175铝合金表面制备黑色热控涂层过程中氧化膜孔隙率与开裂程度的关系。因此，阳极氧化型热控涂层的制备，关键在于在膜层的光学特性、防护性能和空间环境稳定性中找到平衡，通过适当的途径，降低铝合金基体组织对氧化膜孔隙率的影响，制备出致密、均匀的氧化膜。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种致密、均匀、不开裂的阳极氧化膜的制备方法，该方法制备的阳极氧化膜的发射率比较高。本专利技术所采用的技术方案是：一种阳极氧化膜层的制备方法，该方法的步骤如下：(1)前处理：去除铝合金表面杂质及自然形成的氧化膜；(2)阳极氧化：将经过前处理的铝合金浸入到阳极氧化液中，在铝合金表面生成一层阳极氧化膜；(3)扩孔氧化：在扩孔氧化溶液中对阳极氧化膜的微孔进行扩孔处理；(4)着色预处理：将扩孔氧化后的试样浸入到着色预处理溶液中，使着色预处理溶液中的钴进入到阳极氧化膜的孔洞中；(5)着色：将经过着色预处理后的试样浸入到着色液中；每个步骤后均需进行水洗；所述阳极氧化液的溶液浓度为，硫酸：40～50g/L，己二酸：5～10g/L；所述扩孔氧化溶液的浓度为，磷酸：130～150g/L；所述着色预处理溶液的浓度为，醋酸钴：90～110g/L；所述着色液的溶液浓度为100％硫化铵。优选地，所述阳极氧化的温度为25～35℃，电压为15～20V，时间为20～30min。优选地，所述扩孔氧化的温度为15～25℃，电压为12～25V，时间为5～10min。优选地，所述着色预处理的温度为40～50℃，时间为5～15min。优选地，所述着色的温度为室温，时间为25～35min。优选地，每个步骤后均需进行两道水洗，各道水洗时间不少于30s。优选地，所述的前处理包括下述步骤：1)化学除油：将铝合金试样放入化学除油液中清洗表面油污；2)碱蚀：将除油后的铝合金试样放入到碱蚀液中，除去所述基体表面自然形成的氧化膜及杂质；3)出光：经碱蚀后的铝合金试样放入到出光液中进行出光处理，去除碱蚀后试样表面形成的挂灰；所述除油液的溶液浓度为，磷酸钠：50～70g/L，碳酸钠25～35g/L；所述碱蚀液的溶液浓度为，氢氧化钠：30～50g/L；所述出光液的溶液浓度为，硝酸：300～500g/L。优选地，在前处理过程中，所述除油的温度为50～70℃，时间为15～30min。优选地，在前处理过程中，所述碱蚀的温度为50～70℃，时间为0.3～1min。优选地，在前处理过程中，所述出光的温度为室温，时间为0.5～2min。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)采用硫酸-己二酸阳极氧化工艺步骤制备的阳极氧化膜层厚度薄(约5～7μm)、致密、均匀，孔隙率较低，可避免由于空间环境变化导致膜层出现裂纹，解决膜层开裂问题；(2)采用磷酸扩孔工艺步骤可在硫酸-己二酸阳极氧化薄膜的基础上进一步将微孔扩大，可使硫化钴沉淀更好地吸附并覆盖在微孔表面，提高氧化膜的着色效果；(3)采用醋酸钴和硫化铵溶液进行无机着色，沉积效率较高，着色快，且不易褪色，由于溶液中含有醋酸根，醋酸分子较活跃，能赶出微孔中残留的硫酸，从而能减少产品在着色过程中产生的流痕、发花等缺陷，使着色效果更为均匀，进而提高膜层表面发射率。具体实施方式下面对本专利技术进一步详细地描述。本专利技术方法，对硫酸-己二酸阳极氧化膜进行扩孔后再着色的阳极氧化膜层制备方法，可使阳极氧化膜层具有较高的发射率，由以下五个步骤组成：(1)前处理：将铝合金试样浸入到前处理液中，去除铝合金表面杂质及自然形成的氧化膜，达到清洁、活化表面的效果；(2)阳极氧化：将经过前处理的铝合金浸入到阳极氧化液中，通过电解反应在铝合金表面生成一层阳极氧化膜；(3)扩孔氧化：在扩孔氧化溶液中对阳极氧化膜的微孔进行扩孔处理，便于后续进行着色；(4)着色预处理：将扩孔氧化后的试样浸入到着色预处理溶液中，使着色预处理溶液中的钴进入到阳极氧化膜的孔洞中；(5)着色：将经过着色预处理后的试样浸入到着色液中，使着色液中的硫与(着色预处理溶液)阳极氧化膜的孔洞中的钴发生反应生成黑色硫化钴沉淀，进而覆盖在氧化膜孔洞的表面，实现对氧化膜的着色。上述每个步骤后均需进行两道水洗，各道水洗时间不少于30s。所述阳极氧化液为：硫酸：40～50g/L浓度，己二酸：5～10g/L浓度；所述阳极氧化的温度为25～35℃，电压为15～20V，时间为20～30min。所述扩孔氧化溶液为：磷酸：130～150g/L浓度；所述扩孔氧化的温度为15～25℃，电压为12～25V，时间为5～10min。所述着色预处理溶液为：醋酸钴：90～110g/L浓度；所述着色预处理的温度为40～50℃，时间为5～15min。所述着色液为：100％浓度的硫化铵；所述着色的温度为室温，时间为25～35min。所述铝合金试样在阳极氧化前的前处理包括：1)化学除油：将铝合金试样放入化学除油液中清洗表面油污；2)碱蚀：将除油后的铝合金试样放入到碱蚀液中，除去所述基体表面自然形成的氧化膜及杂质；3)出光：经碱蚀后的铝合金试样放入到出光液中进行出光处理，去除碱蚀后试样表面形成的挂灰，活化表面。所述除油液为：磷酸钠：50～70g/L浓度，碳酸钠：25～35g/L浓度；所述除油的温度为50～70℃，时间为15～30min。所述碱蚀液的溶液浓度为氢氧化钠30～50g/L，所述碱蚀的温度为50～70℃，时间为0.3～1min。所述出光液的溶液浓度为硝酸300～500g/L，所述出光的温度为室温，时间为0.5～2min。本专利技术的一种高发射率阳极氧化膜层的制备方法的一种具体实施方式的步骤如下：化学除油→碱蚀→出光→阳极氧化→扩孔氧化→着色→清洗干燥。实施例一选取材料为5A06的铝片，长100mm，宽50mm，厚5mm，对其进行阳极氧化并着色处理。以各工序均需配制5L槽液为例。(1)前处理1)配制化学除油液浓度为磷酸钠50g/L，碳酸钠25g/L，在除油槽中加入磷酸钠250g，碳酸钠125g，其余为水，待溶液充分溶解后使用。将铝片放入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阳极氧化膜层的制备方法，其特征在于，该方法的步骤如下：(1)前处理：去除铝合金表面杂质及自然形成的氧化膜；(2)阳极氧化：将经过前处理的铝合金浸入到阳极氧化液中，在铝合金表面生成一层阳极氧化膜；(3)扩孔氧化：在扩孔氧化溶液中对阳极氧化膜的微孔进行扩孔处理；(4)着色预处理：将扩孔氧化后的试样浸入到着色预处理溶液中，使着色预处理溶液中的钴进入到阳极氧化膜的孔洞中；(5)着色：将经过着色预处理后的试样浸入到着色液中；每个步骤后均需进行水洗；所述阳极氧化液的溶液浓度为，硫酸：40～50g/L，己二酸：5～10g/L；所述扩孔氧化溶液的浓度为，磷酸：130～150g/L；所述着色预处理溶液的浓度为，醋酸钴：90～110g/L；所述着色液的溶液浓度为100％硫化铵。

【技术特征摘要】
1.一种阳极氧化膜层的制备方法，其特征在于，该方法的步骤如下：(1)前处理：去除铝合金表面杂质及自然形成的氧化膜；(2)阳极氧化：将经过前处理的铝合金浸入到阳极氧化液中，在铝合金表面生成一层阳极氧化膜；(3)扩孔氧化：在扩孔氧化溶液中对阳极氧化膜的微孔进行扩孔处理；(4)着色预处理：将扩孔氧化后的试样浸入到着色预处理溶液中，使着色预处理溶液中的钴进入到阳极氧化膜的孔洞中；(5)着色：将经过着色预处理后的试样浸入到着色液中；每个步骤后均需进行水洗；所述阳极氧化液的溶液浓度为，硫酸：40～50g/L，己二酸：5～10g/L；所述扩孔氧化溶液的浓度为，磷酸：130～150g/L；所述着色预处理溶液的浓度为，醋酸钴：90～110g/L；所述着色液的溶液浓度为100％硫化铵。2.根据权利要求1所述的一种阳极氧化膜层的制备方法，其特征在于，所述阳极氧化的温度为25～35℃，电压为15～20V，时间为20～30min。3.根据权利要求1所述的一种阳极氧化膜层的制备方法，其特征在于，所述扩孔氧化的温度为15～25℃，电压为12～25V，时间为5～10min。4.根据权利要求1所述的一种阳极氧化膜层的制备方法，其特征在于，所述着色预处理的温度为40～50℃，时间为5～15min...

【专利技术属性】
技术研发人员：程永青，
申请(专利权)人：湖北安登环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42