一种铝硅合金表面高太阳吸收率消杂光膜层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铝硅合金表面高太阳吸收率消杂光膜层的制备方法，属于铝硅合金表面处理领域。本发明专利技术解决现有铝硅合金的表面难以成膜的问题。本发明专利技术采用浓硝酸与氢氟酸的混合溶液作为铝硅合金的刻蚀液，在室温下利用铝硅合金中对于成膜不利的硅与氢氟酸反应将其除去，同时为防止铝基底与氢氟酸反应造成膜层腐蚀，利用硝酸与铝的反应将其钝化以阻止刻蚀液与铝基底进行反应，然后通过微弧氧化技术在恒流模式下使用双向脉冲电源制备致密光滑、耐蚀性优良的高太阳吸收率膜层。本发明专利技术制得的膜层既可作为高太阳吸收率消杂光膜层也可作为有机涂层的基体使用，因此在表面改性领域具有广阔的应用前景。

A preparation method of high solar absorptivity impurity removing film on the surface of Al Si alloy

【技术实现步骤摘要】
一种铝硅合金表面高太阳吸收率消杂光膜层的制备方法
本专利技术涉及一种铝硅合金表面高太阳吸收率消杂光膜层的制备方法，属于铝硅合金表面处理领域。
技术介绍
传统的铝合金具有较高的热膨胀系数，在极端环境下容易产生形变，对敏感器件的安全存在潜在威胁。而Al-Si系合金具有较低的热膨胀系数(7-20ppm/℃)，因此被广泛应用在航空航天领域。红外、遥感相机等光学敏感器件在太空中工作时，面临着来自太阳的杂散光的影响，进而影响成像质量，降低成像清晰度及色彩饱和度，国内外常规消杂光结构之一为采用遮光罩的方式，为了达到消杂光的目的，需要对遮光罩进行表面改性，使其具有高吸收率，使杂光在其内部经过数次反射后被吸收，达到消杂光的目的。为此，需要在铝硅合金表面制备高吸收率膜层，以满足其工作要求。但由于Si对于铝硅合金表面成膜具有一定的阻碍作用，不利于铝硅合金表面层膜。因此提供一种铝硅合金表面高太阳吸收率消杂光膜层的制备方法是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术为了解决红外、遥感相机等光学敏感器件在太空中工作时面临的杂散光影响问题，提供了一种铝硅合金表面高太阳吸收率消杂光膜层的制备方法。本专利技术的技术方案：一种铝硅合金表面高太阳吸收率消杂光膜层的制备方法，该方法的操作步骤为：步骤1，对铝硅合金基底进行处理，并将其放入刻蚀液中浸泡；步骤2，将步骤1处理后的铝硅合金浸没在电解液中作为阳极，以不锈钢电解液槽作为阴极，采用双向脉冲模式进行微弧氧化处理，处理结束后，采用去离子冲洗，去除表面残留物，室温风干，获得微弧氧化膜。进一步限定，步骤1中对铝硅合金基底进行处理过程为：将铝硅合金采用砂纸打磨处理，打磨处理后去离子水冲洗，在丙酮中超声清洗，吹干备用。更进一步限定，砂纸打磨处理过程为：依次使用100#、200#、500#、800#、1000#的SiC砂纸打磨至表面光滑且划痕一致为止。进一步限定，步骤1中铝硅合金基底在刻蚀液中浸泡时间为10s-10min，刻蚀液温度为25℃-60℃。更进一步限定，步骤1中刻蚀液为硝酸与氢氟酸的混合溶液。更进一步限定，刻蚀液为浓度为68％硝酸与浓度为40％氢氟酸按照体积比为1:(1-6)混合制成。进一步限定，步骤2中电解液为无机盐水溶液，无机盐水溶液由去离子水、硅酸钠、磷酸钠、钨酸钠和氢氧化钾组成，无机盐水溶液制备过称为：将硅酸钠、磷酸钠、钨酸钠和氢氧化钾加入去离子水中超声分散10min-20min后搅拌5min-10min。更进一步限定，无机盐水溶液中每1L去离子水中加入10g-40g的硅酸钠，10-40g的磷酸钠，10g-30g的钨酸钠和5g-20g的氢氧化钾。进一步限定，微弧氧化处理的工艺参数为：正向电流密度为5A/dm2-10A/dm2，负向电流密度为5A/dm2-8A/dm2，正向和负向占空比均为10％-45％、频率为50Hz-2000Hz、处理时间为10min-40min。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用硝酸与氢氟酸的混合溶液作为铝硅合金的刻蚀液，利用铝硅合金中对于成膜不利的硅与氢氟酸的反应将其除去，并利用硝酸将其钝化以阻止刻蚀液与铝基底进行反应，然后通过微弧氧化设备生成致密光滑，耐蚀性优良的高吸收率膜层，且该膜层又可作为有机涂层的基体，因此在表面改性领域具有广阔的应用前景。此外，本专利技术的制备方法还具有工艺简单、高效等优点。附图说明图1为具体实施方式1制得的膜层的表面吸收率示意图；图2为具体实施方式2制得的膜层的表面吸收率示意图；图3为具体实施方式3制得的膜层的表面吸收率示意图。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。所用材料、试剂、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、试剂、方法和仪器，本领域技术人员均可通过商业渠道获得。一种在铝硅合金表面制备高太阳吸收率消杂光膜层的方法，先利用硝酸与氢氟酸的混合溶液刻蚀除去合金表层硅，再利用微弧氧化在铝硅合金表面制备高吸收率膜层；所用铝硅合金中硅的质量百分数在20％-50％之间。其中硝酸与氢氟酸的混合溶液刻蚀除去合金表层硅，是在无外加电流的条件下，利用Si与HF的反应特性将Al-Si合金表层的Si相溶解去除。但HF溶液会使Al发生大量溶解，因此本方法在HF溶液里掺入强氧化剂浓HNO3，通过HNO3的钝化作用抑制Al相溶解。其中涉及到的反应为：Si+4HF→SiF4↑+2H2↑3Si+4HNO3+18HF→3H2SiF6+4NO+8H2OAl-3e-→Al3+NO3-+2H++e-→NO2↑+H2OAl3++3OH-→Al(OH)32Al(OH)3→Al2O3+3H2O具体实施方式1：本实施例以尺寸为30mm×30mm，硅的质量百分数为27％的铝硅合金为例，即以Al-27％Si合金为例。将30mm×30mm的Al-27％Si合金试样依次用100#、400#、600#、800#、1000#的SiC砂纸连续打磨至表面光滑且划痕一致，将打磨好的试样用去离子水冲洗，再放在丙酮中超声10min，吹干备用。然后在室温下，将上述试样放入体积比为1:1的68％的硝酸和40％的氢氟酸混合溶液中浸泡10s，使用去离子水冲洗后，室温风干。最后，将其浸没在电解液中作为阳极(电解液中每1L去离子水中含有15g的硅酸钠、15g的磷酸钠、5g的钨酸钠和1g的氢氧化钾)，以不锈钢电解液槽作为阴极，采用双向恒流脉冲模式进行微弧氧化处理(微弧氧化处理工艺参数：正向电流密度为5A/dm2；负向电流密度为5A/dm2；正向占空比为10％；负向占空比为10％；频率为500Hz、处理时间为20min，处理温度低于60℃)，微弧氧化处理结束后，将微弧氧化试样用去离子水冲洗，去除表面的残留物，室温风干，获得膜层厚度为35μm的Al-27％Si合金表面微弧氧化膜，该膜层的表面吸收率为96.14％，如图1所示。具体实施方式2：本实施例以尺寸为30mm×30mm，硅的质量百分数为50％的铝硅合金为例，即以Al-50％Si合金为例。将30mm×30mm的Al-50％Si合金试样依次用100#、400#、600#、800#、1000#的SiC砂纸连续打磨至表面光滑且划痕一致，将打磨好的试样用去离子水冲洗，再放在丙酮中超声10min，吹干备用。然后在室温下，将上述试样放入体积比为1:4的68％的硝酸和40％的氢氟酸混合溶液中浸泡5min，使用去离子水冲洗后，室温风干。最后，将其浸没在电解液中作为阳极(电解液中每1L去离子水中含有20g的硅酸钠、30g的磷酸钠、10g的钨酸钠和1g的氢氧化钾)，以不锈钢电解液槽作为阴极，采用双向恒流脉冲模式进行微弧氧化处理(微弧氧化处理工艺参数：正向电流密度为10A/dm2；负向电流密度为10A/dm2；正向占空比为10％；负向占空比为10％；频率为1000Hz、处理时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝硅合金表面高太阳吸收率消杂光膜层的制备方法，其特征在于，该方法的操作步骤为：/n步骤1，对铝硅合金基底进行处理，并将其放入刻蚀液中浸泡，刻蚀液为硝酸与氢氟酸的混合溶液；/n步骤2，将步骤1处理后的铝硅合金浸没在电解液中作为阳极，以不锈钢电解液槽作为阴极，采用双向脉冲模式进行微弧氧化处理，微弧氧化处理结束后，采用去离子冲洗，去除表面残留物，室温风干，获得微弧氧化膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种铝硅合金表面高太阳吸收率消杂光膜层的制备方法，其特征在于，该方法的操作步骤为：
步骤1，对铝硅合金基底进行处理，并将其放入刻蚀液中浸泡，刻蚀液为硝酸与氢氟酸的混合溶液；
步骤2，将步骤1处理后的铝硅合金浸没在电解液中作为阳极，以不锈钢电解液槽作为阴极，采用双向脉冲模式进行微弧氧化处理，微弧氧化处理结束后，采用去离子冲洗，去除表面残留物，室温风干，获得微弧氧化膜。


2.根据权利要求1所述的一种铝硅合金表面高太阳吸收率消杂光膜层的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中对铝硅合金基底进行处理过程为：将铝硅合金采用砂纸打磨处理，打磨处理后去离子水冲洗，在丙酮中超声清洗，吹干备用。


3.根据权利要求2所述的一种铝硅合金表面高太阳吸收率消杂光膜层的制备方法，其特征在于，所述的砂纸打磨处理过程为：依次使用100#、200#、500#、800#、1000#的SiC砂纸打磨至表面光滑且划痕一致。


4.根据权利要求1所述的一种铝硅合金表面高太阳吸收率消杂光膜层的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中铝硅合金基底在刻蚀液中浸泡时间为10s-10min，刻蚀液温度为25℃-60℃。


5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢松涛，吴晓宏，李杨，秦伟，邓天齐，姚远，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23