一种恒离子梯度下的铝合金表面致密氧化工艺制造技术

本发明专利技术涉及铝合金器件表面加工，属于金属材料表面处理领域。恒离子梯度下的铝合金表面致密氧化工艺，将铝合金器件置于阳极氧化溶液中，交替施加氧化电压脉冲和超声振动脉冲进行阳极氧化；并将超声振动脉冲由溶液振动转移至铝合金本体振动，通过刚性铝合金自身传到超声波至合金表面各处的溶液，避免以往溶液超声波脉冲密度分布差异，难以有效消除离子浓度差变化导致的氧化不均衡问题。该技术方案能够在铝合金器件的表面形成厚度均一稳定、晶型一致的致密氧化铝薄膜，抵抗极端酸碱环境的腐蚀。

【技术实现步骤摘要】
一种恒离子梯度下的铝合金表面致密氧化工艺
本专利技术涉及铝合金的加工，尤其涉及一种恒离子梯度下的铝合金表面致密氧化工艺。
技术介绍
铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。现有的众多轻工业产品中，铝合金外壳、配件等组成部分多采用铝合金制造。但铝合金受限于铝元素的化学活泼性质，在铝合金材料加工成型后，往往需要进行相应的表面加工处理，以满足铝合金器件的抗腐蚀、耐磨损性质，延长使用的时间期限。在工业生产中越来越广泛的采用阳极氧化的工艺在铝合金的表面形成致密的氧化铝膜，以抵抗外界酸碱盐的腐蚀，延长铝合金器件的使用寿命。现有阳极氧化铝合金的工艺在最近半个世纪得到充分的发展。譬如出现了高速高效阳极氧化工艺、常温阳极氧化工艺、脉冲阳极氧化工艺；最新的氧化溶液配方改进技术可以在铝合金期间的表面生成更致密的阳极氧化膜，比如有文献报道通过二氧化钛等粉体的添加可以大大提升阳极氧化技术生成铝合金表面阳极氧化薄膜的抗腐蚀、耐磨损性质。上述这些阳极氧化新技术的改进，不断提高铝合金表面抗腐蚀性质，提升的铝合金器件的使用范围。然而上述这些阳极氧化工艺所生产制备的铝合金表面致密氧化铝薄膜的防腐性质仍不能充分满足极端环境下的使用。比如航海设备、矿业专探等恶劣环境设备下，现有技术所加工出的抗腐蚀铝合金表层氧化薄膜一般只能实现十几个小时的抗腐蚀性质，在恶劣的化工生产强酸环境、高盐含量的航海潮湿环境中，铝合金的使用范围仍然非常有限制。因此，目前铝合金器件的加工制造领域中，能够有效提升铝合金材料的表面抗腐蚀能力的加工工艺，仍然是目前该领域所急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种恒离子梯度下的铝合金表面致密氧化工艺，解决现有技术中铝合金的阳极氧化膜极端环境下抗腐蚀性能力低的问题。技术方案一种恒离子梯度下的铝合金表面致密氧化工艺，其特征在于，步骤包括：步骤1：铝合金表面预处理；步骤2：将铝合金器件置于阳极氧化溶液中，交替施加氧化电压脉冲和超声振动脉冲进行阳极氧化，所述超声振动震源为铝合金器件本身；步骤3：采用高分子聚合物对铝合金表面的阳极氧化形成的氧化膜进行封闭处理。进一步，步骤2中所述氧化电压脉冲时间宽度为15～75ms；所述超声振动脉冲时间宽度不低于100ms，优选为100～1200ms。进一步，步骤2中所述超声振动震源为铝合金器件本身是指将超声振动贴片固定于铝合金表面，通过铝合金本身振动传递超声波。进一步，步骤2中，所述阳极氧化的温度为温度30～45℃，时间120秒～300秒。进一步，步骤2中超声振动脉冲的频率为100～120Hz，脉冲电流的峰值强度为1A～1.5A/dm2。进一步，步骤2中阳极氧化的溶液为酸性混合溶液，组分包括硫酸盐2%～8%，硝酸盐5%～10%,氟化物1%～5%；其中，硫酸盐优选为硫酸钠，硝酸盐优选为硝酸钠，氟化物优选为氟化氢铵。进一步，步骤1中所述铝合金表面预处理步骤包括：除油、碱蚀、酸洗、表面研磨。进一步，所述除油工艺步骤包括：在40～60℃下，碱性除油剂中除油处理180秒～300秒；所述碱性除油剂成分包括碳酸钠2-15wt%、磷酸三钠3-12wt%。进一步，所述碱蚀工艺步骤包括：在碱溶液中、25～50℃下，清洗15秒～30秒；所述碱溶液优选为氢氧化钠水溶液，浓度为5wt%～8wt%。进一步，所述酸洗工艺步骤包括：加入酸性溶液，将铝合金浸泡溶液调至中性，除去表层的黑色氧化膜；所述酸性溶液优选为硝酸溶液，浓度优选为10wt%～20wt%。进一步，所述表面研磨采用磁力钢针研磨。进一步，步骤3中所述高分子聚合物选自聚氨酯，浓度为10wt%～50wt%。有益效果本技术方案采用交替施加氧化电压脉冲和超声振动脉冲进行阳极氧化，氧化电压的脉冲内溶液离子进行低浓度差的迁移，当铝合金表面的离子层出现较高浓度梯度时，转至氧化电压的脉冲间隙的超声振动脉冲，替换铝合金表面的离子溶液，消除铝合金表面的离子浓度梯度差，然后再次回归氧化电压的脉冲周期，依次循环，在铝合金表面形成厚度均一稳定、晶型一致的致密氧化铝薄膜。本工艺中将超声振动脉冲由溶液振动转移至铝合金本体振动，通过刚性铝合金自身传到超声波至合金表面各处的溶液，避免以往溶液超声波脉冲密度分布差异，导致铝合金表面部分区域超声不充分，离子浓度差难以均匀消除的难题。根据实施例所制备样品的检测结果显示，本技术方案所制备的铝合金器件在湿度>85%，PH值在1.5～1.2范围内的酸雾环境中可以保持200小时表面不被腐蚀，该工艺制备的铝合金器件相比于现有技术中阳极氧化所制备铝合金器件具有显著的抗极端环境腐蚀的能力。附图说明图1为本专利技术技术方案所制备样品的测试报告。具体实施方式下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本专利技术。本专利技术是提出一种恒离子梯度下的铝合金表面致密氧化工艺,能够在铝合金表面有效形成致密均一的氧化膜，有效提高铝合金在极端酸碱环境下的抗腐蚀性。铝合金中铝元素作为常见的活性金属极易于空气中的氧气发生氧化反应，生成氧化铝等成分，其中γ晶型的氧化铝膜能够有效的保护铝合金不被进一步的氧化损坏。但当铝合金置于酸性、碱性或高浓度盐环境中，容易翻发生电化学反应，铝合金不同区域的成分不一致，形成微观的原电池反应，铝合金中铝晶相作为负极发生氧化，该氧化的负极进一步被损坏、扩大。此时如果环境酸碱度过高，高浓度的酸碱溶液侵入铝合金内部，腐蚀铝合金内层，导致氧化铝膜损坏脱离。这一微观电腐蚀的进程不断进行，对铝合金器件的表面形成严重腐蚀，导致外观的改变及结构强度的降低。究其本质，铝合金表面氧化铝膜的不均一性是铝合金在极端环境下不能抗腐蚀的根本原因。现有技术中采用阳极氧化手段处理铝合金，在铝合金表面形成更加致密、厚度较高的氧化铝膜，只能少量延长铝合金器件在极端酸碱环境中的抗腐蚀性，一旦致密氧化膜被逐渐损坏，铝合金器件就失去抗腐蚀能力。本技术方案采用交替施加氧化电压脉冲和超声振动脉冲进行阳极氧化，氧化电压的脉冲内溶液离子进行低浓度差的迁移，当铝合金表面的离子层出现较高浓度梯度时，转至氧化电压的脉冲间隙的超声振动脉冲，替换铝合金表面的离子溶液，消除铝合金表面的离子浓度梯度差，然后再次回归氧化电压的脉冲周期，依次循环，在铝合金表面形成厚度均一稳定、晶型一致的致密氧化铝薄膜。本工艺中将超声振动脉冲由溶液振动转移至铝合金本体振动，通过刚性铝合金自身传到超声波至合金表面各处的溶液，避免以往溶液超声波脉冲密度分布差异，导致铝合金表面部分区域超声不充分，离子浓度差难以均匀消除的难题。对照例1步骤1：铝合金表面预处理：除油、碱蚀、酸洗、表面研磨。首先将铝合金器件进行除油处理。本实施例中，除油工艺步骤包括：在40℃下，将铝合金器件置于碱性除油剂中除油处理180秒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种恒离子梯度下的铝合金表面致密氧化工艺，其特征在于，步骤包括：/n步骤1：铝合金表面预处理；/n步骤2：将铝合金器件置于阳极氧化溶液中，交替施加氧化电压脉冲和超声振动脉冲进行阳极氧化，所述超声振动震源为铝合金器件本身；/n步骤3：采用高分子聚合物对铝合金表面的阳极氧化形成的氧化膜进行封闭处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种恒离子梯度下的铝合金表面致密氧化工艺，其特征在于，步骤包括：
步骤1：铝合金表面预处理；
步骤2：将铝合金器件置于阳极氧化溶液中，交替施加氧化电压脉冲和超声振动脉冲进行阳极氧化，所述超声振动震源为铝合金器件本身；
步骤3：采用高分子聚合物对铝合金表面的阳极氧化形成的氧化膜进行封闭处理。


2.如权利要求1所述的恒离子梯度下的铝合金表面致密氧化工艺，其特征在于，步骤2中所述氧化电压脉冲时间宽度为15～75ms；所述超声振动脉冲时间宽度为100～1200ms。


3.如权利要求1所述的恒离子梯度下的铝合金表面致密氧化工艺，其特征在于，步骤2中所述超声振动脉冲的震源为铝合金器件本身，即将超声振动设备与铝合金器件固定一体，通过铝合金本身振动传递超声波。


4.如权利要求1所述的恒离子梯度下的铝合金表面致密氧化工艺，其特征在于，步骤2中超声振动脉冲的频率为100～120Hz，脉冲电流的峰值强度为1A～1.5A/dm2。


5.如权利要求1所述的恒离子梯度下的铝合金表面致密氧化工艺，其特征在于，步骤2中阳极氧化的溶液为酸性混合溶液，组分包括硫酸盐2%～8%，硝酸盐5%～10%,氟化物1%～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金华，李杨科，王冠军，
申请(专利权)人：中山市三美高新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44