一种铝材的表面处理工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种铝材的表面处理工艺，包括有材表面预处理、一次阳极氧化、脱除一次阳极氧化膜、将铝材浸泡于氯化铍溶液中、表面改性、二次阳极氧化获得低孔隙度、致密氧化膜、镍封孔等工序，获得的氧化膜物理性能优良，尤其耐腐蚀性高。耐腐蚀性高。耐腐蚀性高。

A surface treatment process of aluminum

【技术实现步骤摘要】
一种铝材的表面处理工艺


[0001]本专利技术涉及一种铝材表面处理工艺，尤其涉及一种高致密，耐腐蚀的铝合金制备方法。

技术介绍

[0002]铝合金与其他金属材料相比，具有优异的耐腐蚀性能，高比强度，以及良好的机械加工性能，且储量丰富，价格便宜，因此被广泛运用于生活中诸如餐具摆件，机械零件，交通工具等各个方面。但由于实际应用中，铝合金的硬度偏低，耐磨性和耐蚀性低，限制了铝合金的应用领域和使用寿命。而通过对铝合金进行表面处理则能大幅度改善这些不足，阳极化表面处理则是其中最主要的方式之一。
[0003]在自然环境中，金属铝的新鲜表面会立刻被一层高硬度无色透明致密的氧化薄膜所覆盖。因此，金属铝虽然属于活性金属，却仍然有着很好的耐腐蚀性。然而在自然状态下氧化膜的极限厚度大约为2
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3 nm，无法满足实际生活与生产的需要，通过阳极氧化的方法，可以使氧化膜的厚度大幅提高至5
‑
15μm左右。通过阳极氧化获得的氧化膜的其耐蚀性提升显著，在保护铝基体不受腐蚀的同时还可提高铝合金表面硬度和耐磨性。
[0004]阳极氧化反应过程中包含着膜的生成与膜的溶解。阳极氧化时，首先在阳极铝表面上生成附着性较良好的非导电性薄膜，这层薄膜由致密无孔的非晶态氧化物组成，称为阻挡层。伴随着氧化物薄膜的继续生长，多孔型膜的各个面上发生化学溶解与电化学溶解而形成的局部溶解。当膜的生成速率大于膜的溶解速率时，氧化膜的厚度就能获得增长，当两者速度相等时，阳极氧化膜厚度会达到一稳定值。而当氧化膜的生长速度降低到小于等于氧化膜的溶解速度时，阳极氧化膜的厚度将不再增长。所以要制备性能优良的阳极氧化膜就必须控制住阳极氧化膜的生长速度与氧化膜溶解速度之间的动态平衡关系。在阳极氧化膜制备的过程中，通过控制电解液体系、操作条件、以及氧化参数，就能控制氧化膜的结构从而影响其使用性能。
[0005]铍作为一种铝合金材料改性元素，能够显著改善铝材的物化性能，且在表面处理过程中，合金中的铍元素在阳极氧化膜或者微弧氧化膜中都有细化孔道，降低孔隙率进而显著改善氧化膜的耐腐蚀作用，但是现有技术中，向获得微量铍改性的铝材氧化膜，主要是通过在铝材制备过程中加入金属铍或者氧化铍，通过粉末冶金工艺制备铍铝合金，暂无其他工艺获得含铍氧化膜。

技术实现思路

[0006]基于上述技术问题，本专利技术提供了一种铝材表面处理工艺，通过浸泡氯化铍和水热表面改性，在铝材表面形成微纳米的含氟的铍铝氢氧化物层，然后通过阳极氧化处理，有效的在阳极氧化膜中增加铍的氧化物，进而获得细微孔氧化膜，在所述氧化孔道上扩散吸附有氟离子，所述氟离子有效集中于氧化膜的阻挡层附近阻挡层至多孔层0
‑
5微米处，促使后续的镍的冷封，进而获得高致密的阳极氧化膜从而显著的提高了铝材的耐腐性，硬度和
其他优良物理性质，具体制备方式如下：一种铝材的表面处理工艺，包括如下步骤：（1）铝材表面预处理：依次包括有除油
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水洗
‑
碱洗
‑
水洗
‑
中和
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水洗；（2）一次阳极氧化；（3）脱除一次阳极氧化膜；（4）将铝材浸泡于氯化铍溶液中；（5）表面改性：（6）二次阳极氧化获得低孔隙度、致密氧化膜；（7）镍封孔。
[0007]进一步的，所述除油液为5wt.%碳酸钠、4wt.%磷酸二氢钠、1wt.%硫酸铵、0.1wt.%十二烷基苯磺酸钠和去离子水，热处理温度为50℃，时间为3min，所述碱洗：5wt.%氢氧化钠溶液中，温度40℃温度，浸泡4分钟，所述出光：在硝酸浓度为350g/L的溶液中，浸泡3分钟。
[0008]进一步的，所述一次阳极氧化：温度为5
‑
25℃，时间为15
‑
20min，电压40
‑
60V，第一次阳极氧化液为26
‑
30g/l的草酸溶液，获得阳极氧化膜的孔尺寸为40
±
5nm。
[0009]进一步的，所述脱除一次阳极氧化膜：在质量分数为6%H3PO4和质量分数为1.8%H2CrO4的混合溶液中腐蚀3h，温度为35℃，取出，去离子水洗涤。
[0010]进一步的，所述氯化铍溶液的浓度为5
‑
7wt.%，温度25℃，浸泡时间为24
‑
48h，取出，晾干。
[0011]进一步的，所述表面改性：将铝合金浸泡于含有氟化铍、氢氧化钠稳定的偏铍酸钠溶液的反应釜中，密封反应釜，常温通入氮气增加反应釜压力，关闭氮气通入，以5℃/min升温到80
‑
85℃，恒温10
‑
15min，在铝材表面形成微量的氢氧化铍。
[0012]进一步的，所述氟化铍的浓度为3
‑
5wt.%，偏铍酸钠与氟化铍的浓度比为1
‑
1.2:1，稳定偏铍酸钠的氢氧化钠用量为1
‑
2wt.%。
[0013]进一步的，所述二次阳极氧化:温度为5
‑
25℃，时间为30
‑
35min，电压20
‑
25V，第一次阳极氧化液为；160
‑
200g/L的硫酸和5
‑
15g/L的酒石酸，获得的孔尺寸为10
±
2nm。
[0014]进一步的，所述Ni
2+2‑
2.3g/L、F
‑
0.3
‑
0.4g/L、丙二醇3
‑
4g/L、pH5.5
‑
6.5，温度为23
±
3℃，时间为10
‑
12min。
[0015]关于本专利技术：首先是对铝材的表面预处理，无论何种表面处理工艺，要获得好效果，清洁表面是首要的条件，经过表面预处理能够有效的（１）保证阳极氧化膜具有良好的耐腐蚀性能，并保证氧化膜与基体表面具有良好的附着力；（２）提高涂膜的外观质量，本专利技术的预处理手段为除油
‑
水洗
‑
碱洗
‑
水洗
‑
中和
‑
水洗，通过碱性除油液除去表面的油膜，通过碱洗除去表面的天然氧化膜，经过碱性脱脂和碱性腐蚀的铝合金工件，表面一般都有一层黑灰，通过中和或者出光能够有效的光亮基材表面，如果有必要，可以使用退火处理出光的铝合金，退火工艺为在温度为500℃的氮气中退火4h，退火的目的是消除铝片在轧制过程中所产生的应力和其他缺陷，使铝片的结构得以重新晶化，晶粒尺寸得到增大关于第一阳极氧化，一次阳极氧化的目的主要是在表面形成较浅、孔径相对较大的结构，通过去除阳极氧化膜，获得的底部的波浪起伏结构有效的提升后续铝材与氯化铍的接触面，如附图1所示，因此一次阳极氧化的电压应该至少大于二次氧化的时间，一次阳
极氧化的时间应该至少小于二次氧化的时间，这样就能保证一次阳极氧化获得较浅、孔径相对较大的结构，二次阳极氧化获得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝材的表面处理工艺，其特征在于包括如下步骤：（1）铝材表面预处理：依次包括有除油
‑
水洗
‑
碱洗
‑
水洗
‑
中和
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水洗；（2）一次阳极氧化；（3）脱除一次阳极氧化膜；（4）将铝材浸泡于氯化铍溶液中；（5）表面改性：（6）二次阳极氧化获得低孔隙度、致密氧化膜；（7）镍封孔。2.如权利要求1所述的一种铝材的表面处理工艺，其特征在于所述除油液为5wt.%碳酸钠、4wt.%磷酸二氢钠、1wt.%硫酸铵、0.1wt.%十二烷基苯磺酸钠和去离子水，热处理温度为50℃，时间为3min，所述碱洗：5wt.%氢氧化钠溶液中，温度40℃温度，浸泡4分钟，所述中和：在硝酸浓度为350g/L的溶液中，浸泡3分钟。3.如权利要求1所述的一种铝材的表面处理工艺，其特征在于所述一次阳极氧化：温度为5
‑
25℃，时间为15
‑
20min，电压40
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60V，第一次阳极氧化液为26
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30g/l的草酸溶液，获得阳极氧化膜的孔尺寸为40
±
5nm。4.如权利要求1所述的一种铝材的表面处理工艺，其特征在于所述脱除一次阳极氧化膜：在质量分数为6%H3PO4和质量分数为1.8%H2CrO4的混合溶液中腐蚀3h，温度为35℃，取出，去离子水洗涤。5.如权利要求1所述的一种铝材的表面处理工艺，其特征在于所述氯化铍溶液的浓度为5
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7wt.%，温度25℃，浸泡时间为24
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【专利技术属性】
技术研发人员：王海建，
申请(专利权)人：王海建，
类型：发明
国别省市：