一种铝合金表面处理工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种铝合金表面处理工艺，通过微弧氧化和抛光处理有效的获得低粗糙度平整微弧氧化涂层，通过提拉法在微弧氧化膜孔道中填充有机封孔液，能够有效的提高铝合金的耐腐蚀性能。腐蚀性能。腐蚀性能。

An aluminum alloy surface treatment process

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金表面处理工艺


[0001]本专利技术属于铝或铝合金材料表面处理
，涉及微弧氧化铝合金的封孔方法。

技术介绍

[0002]铝、镁、钛及其合金具有密度小，比强度高且易成型加工等优点，被广泛应用于航空、航天、交通运输和其他工业领域。但由于其耐磨性、耐蚀性差，应用受到限制，通过对其进行表面改性处理在不改变基体材料整体性能的条件下，提高耐磨性、耐蚀性对于扩大其应用领域具有重要意义。
[0003]微弧氧化技术(Microarc Oxidation MAO)又称为液相等离子体电解氧化技术(Plasma Electrolytic Oxidation, PEO)是指利用微弧放电区域的瞬间高温烧结作用，在铝、镁、钛、及其复合材料表面制备陶瓷膜层的表面强化技术。其工作过程一般为:铝、镁、钛及其合金材料作为阳极试样，将其连结固定好放入特定的电解质溶液中，用钢质电解槽作为氧化系统的阴极材料，通过在阳极和阴极之间施加较高的电压值，打破传统阳极氧化电压的限制性，以期在金属表面原位生长出陶瓷基防护涂层，在此过程中，会在合金基板上形成一层高结合力和致密的韧性纳米陶瓷氧化物层。这是一种用于镁、钛、和铝金属及其合金的高压阳极氧化工艺。该方法所研制的氧化膜具有良好的介电、磨损、热、机械和抗腐蚀性能。
[0004]一般将 MAO 膜层分为内部致密层、中间致密层和外部多孔层的三层结构，或外部多孔层和内部致密层的双层结构。微弧氧化过程中，击穿放电使得内部熔融氧化物和气体向外逸出，导致 MAO 膜具有多微孔的结构。外部多孔层粗糙、多孔，比表面积较大；内部致密层决定着陶瓷膜的性能，与基体为原位结合，结合强度大，为主要强化层，可提高微弧氧化
‑
水性聚氨酯复合膜层的抗腐蚀性能。电解液组成，浓度，反应时间以及电流密度，电压，频率等电参数的改变将会影响MAO 膜层的厚度，粗糙度等，改变膜层多孔层以及致密层的厚度及结构，最终改变 MAO 膜层的抗腐蚀性能与其和表面所涂装涂料的结合强度。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种微弧氧化铝合金的制备方法，通过在一次微弧氧化后进行抛光处理有效的平整待处理金属表面，保留微弧氧化层中的过渡层和部分致密层，并将其作为二次微弧氧化的基质，获得的微弧氧化膜表面形态主要为火山熔岩口的内凹形态，有效的避免了无定型或者杂孔表面形态，明显减少了表面多孔层的形成，获得的微弧氧化表面的硬度高，粗糙度Ra和摩擦系数μ低，表面微弧氧化层的孔隙率低，孔道分布较为规整，稳定性高于传统微弧氧化铝合金涂层，具体最终获得铝合金的表面粗糙度Ra为1.5
‑
2.5μm，孔径2
‑
5μm，孔隙率4
‑
5%，厚度为40
‑
50μm，硬度为1700
‑
1800HV
0.5
，摩擦系数μ为0.45
‑
0.57，然后通过提拉法有机封孔，封孔后的微弧氧化膜的耐腐蚀性显著提高。
[0006]具体而言：
一种铝合金表面处理工艺， 包括如下步骤：（1）铝合金表面预处理；（2）一次微弧氧化处理：微弧氧化电解液为NaOH 5
‑
7g/L、Na2SiO
3 11
‑
12 g/L、NaF 1
‑
2g/L和0.2
‑
0.5 g/LP123表面活性剂和0.7
‑
0.9 g/L乙炔基甲醇，采用恒流模式下的双极脉冲电源，正向电流为35
‑
37 A/dm2和负向电流为17
‑
19 A/dm2，正向脉冲时间3
‑
5ms，正向脉冲关停时间0.4
‑
0.6ms，负向脉冲0.7
‑
0.9ms，负向脉冲关停时间0.2
‑
0.4ms，温度为15
‑
20℃，总时长为3
‑
5min；（3）抛光蜡打磨、除油脱脂、热水洗、干燥：所述抛光蜡由三压硬脂酸13.2wt.%、二压硬脂酸10.8wt.%、脂肪酸8.2wt.%、油酸0.9wt.%、氧化铬66.9wt.%组成；所述除油脱脂为使用碱性脱脂液进行脱脂除油处理，所述碱性脱脂液的成分如下：碳酸氢钠42g/L，碳酸钠38g/L，EDTA 5g/L，温度43℃，时间15min；所述干燥为空气吹扫；（4）二次微弧氧化处理：微弧氧化电解液为NaOH 4
‑
6g/L、Na2SiO
3 8
‑
9 g/L、NaF 4
‑
5g/L和0.2
‑
0.5 g/LP123表面活性剂和0.7
‑
0.9 g/L乙炔基甲醇，采用恒流模式下的双极脉冲电源，正向电流为25
‑
27 A/dm2和负向电流为8
‑
10 A/dm2，正向脉冲时间3
‑
5ms，正向脉冲关停时间0.8
‑
1.2ms，负向脉冲0.9
‑
1.1ms，负向脉冲关停时间0.3
‑
0.5ms，温度为15
‑
20℃，总时长为15
‑
35min；（5）后处理：去离子水洗涤，封孔，所述封孔液为含有乙醇的酚醛树脂，将经过表面处理获得的铝合金浸渍于封孔液中，浸渍时间为5
‑
10s，以适当的速度均匀提拉后取出，让底部封孔液落尽，重复提拉，而后自然凝固封孔，其中酚醛树脂的用量为40
‑
60g/L，重复次数为5
‑
10次。
[0007]预处理工艺包括有：热处理、机械抛光、脱脂除油、水洗、干燥处理；所述热处理为将铝合金置于350
‑
360℃的惰性气氛中，恒温静置处理30
‑
40min；所述机械抛光为将铝合金依次在 60#，300#，1000#，2000#砂纸条件下逐级打磨；所述脱脂除油为使用碱性脱脂液进行脱脂除油处理，所述碱性脱脂液的成分如下：碳酸氢钠42g/L，碳酸钠38g/L，EDTA 5g/L，温度43℃，时间5min；所述水洗为使用45℃的去离子水冲洗；所述干燥处理为空气吹扫。
[0008]铝合金的质量成分如下：Si 0.7
‑
1.1wt.%、Fe 0.7
‑
0.8wt.%、Cu1.8
‑
2.5 wt.%、Mn0.4
‑
0.8 wt.%、Mg0.4
‑
0.8 wt.%、Ni 0.1
‑
0.2wt.%、Zn 0.3
‑
0.35wt.%、Ti 0.15wt.%、平衡铝。
[0009]抛光蜡打磨过程中，打磨移除厚度为一次微弧氧化涂层厚度的3/4。
[0010]本专利技术首先对铝合金进行表面预处理：处理方式依次包括有热处理、机械抛光、脱脂除油、水洗、干燥处理，其目的主要为释放热应力，提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金表面处理工艺，其特征在于包括如下步骤：（1）铝合金表面预处理；（2）一次微弧氧化处理：微弧氧化电解液为NaOH 5
‑
7g/L、Na2SiO
3 11
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12 g/L、NaF 1
‑
2g/L和0.2
‑
0.5 g/LP123表面活性剂和0.7
‑
0.9 g/L乙炔基甲醇，采用恒流模式下的双极脉冲电源，正向电流为35
‑
37 A/dm2和负向电流为17
‑
19 A/dm2，正向脉冲时间3
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5ms，正向脉冲关停时间0.4
‑
0.6ms，负向脉冲0.7
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0.9ms，负向脉冲关停时间0.2
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0.4ms，温度为15
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20℃，总时长为3
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5min；（3）抛光蜡打磨、除油脱脂、热水洗、干燥：所述抛光蜡由三压硬脂酸13.2wt.%、二压硬脂酸10.8wt.%、脂肪酸8.2wt.%、油酸0.9wt.%、氧化铬66.9wt.%组成；所述除油脱脂为使用碱性脱脂液进行脱脂除油处理，所述碱性脱脂液的成分如下：碳酸氢钠42g/L，碳酸钠38g/L，EDTA 5g/L，温度43℃，时间15min；所述干燥为空气吹扫；（4）二次微弧氧化处理：微弧氧化电解液为NaOH 4
‑
6g/L、Na2SiO
3 8
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9 g/L、NaF 4
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5g/L和0.2
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0.5 g/LP123表面活性剂和0.7
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0.9 g/L乙炔基甲醇，采用恒流模式下的双极脉冲电源，正向电流为25
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27 A/dm2和负向电流为8
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10 A/dm2，正向脉冲时间3
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5ms，正向脉冲关停...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志刚，
申请(专利权)人：孙志刚，
类型：发明
国别省市：