一种提升铝合金耐久性能的表面处理工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种铝合金表面处理工艺，具体涉及一种提升铝合金耐久性能的表面处理工艺，属于铝合金表面处理技术领域。本发明专利技术提升铝合金耐久性能的表面处理工艺包括：前处理、水热处理、阳极氧化处理、热烘烤、二次热水封闭处理，其中水热处理为将铝合金工件表面用氢氧化钠和硝酸铌的混合溶液在铝合金工件表面形成铝酸铌薄膜。本发明专利技术提供的铝合金耐腐蚀性能的表面处理工艺，制作方法简单、操作方便、成本低、效果好，易于推广和产业化，应用前景广阔。

A Surface Treatment Process for Improving the Durability of Aluminum Alloys

The invention relates to an aluminium alloy surface treatment process, in particular to a surface treatment process for improving the durability of aluminium alloy, belonging to the technical field of aluminium alloy surface treatment. The surface treatment process for improving the durability of the aluminium alloy includes pretreatment, hydrothermal treatment, anodic oxidation treatment, hot baking and secondary hot water sealing treatment, in which the hydrothermal treatment is to form a niobium aluminate film on the surface of the aluminium alloy workpiece by using a mixture of sodium hydroxide and niobium nitrate on the surface of the aluminium alloy workpiece. The surface treatment process of the corrosion resistance of the aluminum alloy provided by the invention has the advantages of simple fabrication method, convenient operation, low cost, good effect, easy popularization and industrialization, and broad application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种提升铝合金耐久性能的表面处理工艺专利
本专利技术涉及一种铝合金表面处理工艺，具体涉及一种提升铝合金耐久性能的表面处理工艺，属于铝合金表面处理

技术介绍
铝及铝合金在汽车产业中的应用较广，诸如法拉利、保时捷、卡宴等超级跑车均采用全铝车身以减轻重量，使用铝合金一方面减少车身重量，使汽车可以获得更好的动力并且降低油耗，另一方面铝合金是非常好回收再造的一种材料，这也使得汽车的维修更为简便，当然也更加环保。全铝发动机的应用更是未来汽车产业的发展趋势。随着铝合金材料大范围应用，其相应的表面处理技术也迅速发展起来。通过对铝型材进行表面处理可以有效改善及提高铝及铝合金的耐腐蚀性能，铝合金表面处理技术涉及到金属学、化学、物理学、电化学等学科。目前铝合金表面处理技术主要包括：阳极氧化处理、化学氧化处理、涂层、电镀以及珐琅等，其中以阳极氧化处理技术发展最为迅速，用途也最为广泛，在铝及铝合金件的生产中占有非常重要的地位。尽管目前阳极氧化工艺已经有了较多研究与应用，但铝合金的长久耐蚀性仍然是诸多专家学者目前面临的较为棘手的问题。尤其应用于汽车零部件领域的阳极氧化铝件，面对诸如宝马、戴姆勒、通用等客户高标准要求，汽车饰件的防腐性能受到越来越多的研究重视。因此，迫切需要开发一种具有高耐腐蚀性、高耐久性的阳极氧化表面处理工艺。对于提升公司品牌竞争力、提高客户满意度、减少客户投诉等都有着较大的现实意义。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述问题，提出了一种提升铝合金耐久性能的表面处理工艺。本专利技术的目的通过如下技术方案来实现：一种提升铝合金耐久性能的表面处理工艺，所述工艺包括：前处理、水热处理、阳极氧化处理、热烘烤、二次热水封闭处理，其中水热处理为将铝合金工件表面用氢氧化钠和硝酸铌的混合溶液在铝合金工件表面形成铝酸铌薄膜。在上述一种提升铝合金耐久性能的表面处理工艺中，所述前处理依次包括脱脂处理、超声波清洗、电化学抛光、软性磨粒流抛光处理。作为优选，所述脱脂除蜡处理包括如下步骤：以2-3℃/min将铝合金制品升温至200-250℃保温60-70min，再以5-6℃/min升温至360-380℃保温60-70min，再以4-5℃/min升温至425-430℃保温50-60min，再以2-3℃/min升温至600-650℃保温30-40min，再以3-5℃/min升温至900-950℃保温60-70min。第一时间段采取较快的升温速度，是因为此时残余粘结剂尚未热解，脱脂温度低，低分子量粘结剂蒸发较慢，产生的粘结剂蒸汽少，不会对脱脂坯结构造成不利影响。后边采取缓慢的升温制度，由于溶剂脱脂后留下的一部分孔道还需进一步扩大，如果此时升温过快，有机物热解过快，就会产生大量挥发的小分子气体，导致脱脂坯鼓泡、开裂、变形。在下一阶段，升温速度可以稍微加快，粉末间的孔隙通道已初步形成，高分子组元已准备开始分解，430-600℃快速升温，此时脱脂坯中已形成大量连通孔隙，粉末颗粒间还残存着高聚物起到最后的骨架保型作用，此阶段能够完全的去除蜡而且无任何缺陷。作为优选，所述电化学抛光液包括如下质量百分数的组分：30-35％硫酸，60-65％磷酸，3-5％去离子水，3-5％乙醇，1.8-2％尿素，0.2-1％苯并三氮唑，1.5-2％甘油。浓硫酸是相当强的氧化剂，在加热情况下能氧化许多金属，在电化学抛光中，硫酸的作用主要是提高溶液的导电率，改善分散能力，提高电流效率，改善金属的整平能力，适当提高抛光液中硫酸的质量分数，可以提高生产率，但不利于提高表面光亮度。磷酸是多元中的强酸，能在制品表面和阳极区形成粘稠膜，有利于提高电抛光效果，磷酸质量分数偏低，电抛光溶液密度小，粘度小，例子扩散速度加大，不利于达到整平抛光效果，质量分数高，粘度和溶液密度均增大，但电流密度减小，有利于抛光效果。本专利技术加入了尿素作为整平剂，苯并三氮唑作为光亮剂，甘油作为缓冲剂，这些添加剂的加入，能够在电压达到阳极钝化电位时，在阳极表面产生一层吸附膜，从而促使阳极钝化膜完整，抑制腐蚀，产生光泽。作为优选，所述电化学抛光的电压为28～38V，时间1100～1800s。抛光的质量基本决定了氧化层生成的质量，而抛光不仅是抛光液的作用，其他诸如电参数、抛光时间都是影响抛光质量的重要因素。当抛光时间小于1100s时，抛光不彻底，容易造成后续氧化膜生成时产生裂痕甚至断裂，当抛光时间大于1800s时，容易损耗铝合金的外表面，损耗工件的厚度。作为优选，所述软性磨粒流抛光过程中的磨粒为纳米二氧化锆，磨粒粒径为0.1-0.5nm。软性磨粒流抛光是采用无黏性或弱黏性流体为载体，将具有刮削作用的磨粒悬浮在其中，在由工件、约束模块和夹具等组成的密闭流道内，形成湍流状态下具有一定体积含量的固液两相流，依靠固液两相流循环往复的流动实现对工件表面的光整精加工，化学抛光后的零件表面因为发生了化学反应降低了表面原子的键合能力，提高了软性磨粒流抛光的效率。同时，软性磨粒流抛光也是化学抛光的一种补充，协助除去表面未溶解的金属氧化物，同时清洗残留的化学液。在上述一种提升铝合金耐久性能的表面处理工艺中，所述水热处理过程中氢氧化钠的浓度为1.0-1.2mol/L，所述硝酸铌的浓度为0.125-0.13mol/L，两者的体积比为(2-3)：1。铝合金表面的铝原子先与热的碱溶液反应生成铝酸钠的纳米结构薄膜，而后铝酸钠与溶液中的铌离子反应生成铝酸铌晶体。由于铝酸铌不溶于碱液，试样亚表面的铝原子不能参与反应，因此，铝酸铌薄膜的厚度难于继续增加。本专利技术通过水热处理方式在铝合金工件表面预先制得的铝酸铌薄膜，能够改善铝合金构件表面的耐蚀性，并且铝酸铌薄膜具有优良的附着性和内聚力，能够使后续阳极氧化处理薄膜更好的吸附其上，从而使铝合金工件的耐久性能提升。作为优选，所述水热处理的温度为180-200℃，时间为2-4h。在上述一种提升铝合金耐久性能的表面处理工艺中，所述阳极氧化处理的电解液为：氧化稀硫酸15-20g/L，硅酸钠5-10g/L，钨酸钠4-6g/L，EDTA1-3g/L，阳起石纳米粒子分散液5-7g/L。蛇纹石纳米粒子在磨合过程中对表面孔隙进行了填充，使表面的粗糙度减小。蛇纹石具有很强的化学活性，可以使铝合金层表面发生形变细化和强化，从而在表面形成自修复保护层；同时，蛇纹石在磨损表面起到了自修复的作用，因此本专利技术在阳极氧化处理的电解液中加入了蛇纹石纳米粒子，能够使阳极氧化处理后的铝合金表面形貌较光滑，孔洞数量较少、深度较浅。而十二烷基硫酸钠是一种典型的硫酸酯盐型阴离子表面活性剂，在水中电离成十二烷基硫酸离子和钠离子，使分散液中纳米粒子表面分子的作用力大小不同，阻止蛇纹石纳米粒子之间的团聚和在重力的作用下发生沉降，从而增加分散液的稳定性。作为优选，所述阳起石纳米粒子分散液的制备方法包括如下步骤：在去离子水中加入乙醇和阳起石纳米粒子，两者的质量比为(2-10)：1。在上述一种提升铝合金耐久性能的表面处理工艺中，所述阳极氧化处理采用直流恒压供电方式，通电时间为1400-2000s，通电电压为12-16V。直流电的通电方式必须为直流稳压以保证氧化层的连续性、均匀性，若通电时间小于1400s，氧化层的厚度不足，无法很好地保护工件，而通电时间大于2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升铝合金耐久性能的表面处理工艺，其特征在于，所述工艺包括：前处理、水热处理、阳极氧化处理、热烘烤、二次热水封闭处理，其中水热处理为将铝合金工件表面用氢氧化钠和硝酸铌的混合溶液在铝合金工件表面形成铝酸铌薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种提升铝合金耐久性能的表面处理工艺，其特征在于，所述工艺包括：前处理、水热处理、阳极氧化处理、热烘烤、二次热水封闭处理，其中水热处理为将铝合金工件表面用氢氧化钠和硝酸铌的混合溶液在铝合金工件表面形成铝酸铌薄膜。2.根据权利要求1所述的一种提升铝合金耐久性能的表面处理工艺，其特征在于，所述前处理依次包括脱脂处理、超声波清洗、电化学抛光、软性磨粒流抛光处理。3.根据权利要求2所述的一种提升铝合金耐久性能的表面处理工艺，其特征在于，所述脱脂处理包括如下步骤：以2-3℃/min将铝合金制品升温至200-250℃保温60-70min，再以5-6℃/min升温至360-380℃保温60-70min，再以4-5℃/min升温至425-430℃保温50-60min，再以2-3℃/min升温至600-650℃保温30-40min，再以3-5℃/min升温至900-950℃保温60-70min。4.根据权利要求2所述的一种提升铝合金耐久性能的表面处理工艺，其特征在于，所述软性磨粒流抛光过程中的磨粒为纳米二氧化锆，磨粒粒径为0.1-0.5nm。5.根据权利要求1所述的一种提升铝合金耐久性能的表面处理工艺，其特征在于，所述水热处理过程中氢氧化钠的浓度为1.0-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：高国福，王超，李杰，李娟，
申请(专利权)人：江苏和兴汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32