一种铝合金微弧氧化膜封孔处理方法技术

本发明专利技术涉及铝合金表面处理技术领域，尤其涉及一种铝合金微弧氧化膜封孔处理方法。所述处理方法由如下步骤组成：(1)微弧氧化：取预处理后的铝合金材料，加入碱性硅酸盐体系电解液，所述碱性硅酸盐体系电解液的浓度为Na2SiO3：10g/L+NaOH：5g/L+NaF：1g/L，以电流密度12.5A/dm2、频率500Hz、占空比50％、氧化时间20min进行微弧氧化处理；(2)封孔处理：调节封闭剂的pH值为3.0～3.5，将微弧氧化后的铝合金浸没在封闭剂中浸泡5～10min，随后放置在120～150℃的烘箱固化15～20min，即得。所述封闭剂由1～3wt％的含乙烯基的硅烷偶联剂组成。本发明专利技术通过在封孔剂中加入硅烷偶联剂，从而有效提高封孔剂的封孔效果，提高微弧氧化后铝合金材料的耐腐蚀性以及耐磨性。材料的耐腐蚀性以及耐磨性。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金微弧氧化膜封孔处理方法


[0001]本专利技术涉及铝合金表面处理
，尤其涉及一种铝合金微弧氧化膜封孔处理方法。

技术介绍

[0002]铝合金的阳极氧化膜具有硬度高、绝缘性好、耐蚀性优良、结合力强等优点，在建筑业、航空航天业、通运输业及许多高尖端领域得到了广泛应用。铝合金的表面处理主要采用阳极氧化工艺形成氧化膜。阳极氧化膜由靠近铝基体的一层薄的阻挡层和厚的多孔层组成。在腐境环境中，氧化膜的外部多孔层很容易从外界吸收水和侵蚀性离子，而侵蚀性离子又很容易穿过非常薄的阻挡层，因此铝合金的阳极氧化膜极易发生腐蚀。铝合金阳极氧化后进行封孔处理可以提高阳极氧化膜的耐蚀性。业界对铝合金阳极氧化膜封孔进行了广泛的研究，沸水封孔、蒸汽封孔、重铬酸盐封孔、醋酸镍封孔、氟化镍封孔、无镍封孔、高分子树脂封孔等工艺已经广泛应用于工业生产。
[0003]微弧氧化技术是一种新型的材料表面工程技术，利用高压、大电流实现在铝合金、镁合金及钛合金等阀金属表面快速原位生长形成金属氧化物类陶瓷膜层，是对传统电化学氧化表面处理技术的发展和创新。微弧氧化技术本质是在金属表面生长陶瓷结构膜层，在大幅提升材料表面硬度和耐摩擦磨损性能的同时，显著提高材料的耐腐蚀性能，因此微弧氧化技术在航空航天及海洋工程领域应用越来越。但是，微弧氧化膜层由于技术特性限制，在陶瓷层原位生长过程中存在激烈的放电高温熔融和快速冷却的现象，导致陶瓷膜层存在大量微米大小的孔洞和显微裂纹。这些孔洞和裂纹作为膜层的缺陷不可避免地为环境中腐蚀介质的渗透、输送和扩散提供良好的传质通道，为材料腐蚀行为的发生提供了可能，从而导致陶瓷膜层失去良好的保护作用。因此，在铝合金微弧氧化膜层制备工艺研究过程中，在提高微弧氧化膜层致密度、降低孔隙率的同时对微弧氧化膜层的孔洞和裂纹进行有效的封孔处理变得十分必要。在众多微孔封孔处理技术中，硅烷由于其特殊的化学结构成为铝合金微弧氧化膜层封孔处理中最具前景的技术。
[0004]基于上述情况，本专利技术提出了一种铝合金微弧氧化膜封孔处理方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供了一种铝合金微弧氧化膜封孔处理方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种铝合金微弧氧化膜封孔处理方法，所述处理方法由如下步骤组成：
[0007](1)微弧氧化：取预处理后的铝合金材料，加入碱性硅酸盐体系电解液，所述碱性硅酸盐体系电解液的浓度为Na2SiO3：10g/L+NaOH：5g/L+NaF：1g/L，以电流密度12.5A/dm2、频率500Hz、占空比50％、氧化时间20min进行微弧氧化处理；
[0008](2)封孔处理：调节封闭剂的pH值为3.0～3.5，将微弧氧化后的铝合金浸没在封闭剂中浸泡5～10min，随后放置在120～150℃的烘箱固化15～20min，即得。
[0009]优选地，所述预处理包括喷砂、除油、水洗、碱蚀、水洗、抛光、水洗和除灰中一种或两种以上的步骤组成。
[0010]优选地，所述封闭剂由1～3wt％的含乙烯基的硅烷偶联剂组成。
[0011]优选地，所述含乙烯基的硅烷偶联剂由以下步骤的方法制备而成：往丁酮按质量比30:1加入偶氮二异丁氰，随后按丁酮质量比为5：1加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，升温至60
±
0.5℃，反应2小时后，随后按丁酮质量比为5：3加入丙烯酸叔丁酯，继续在60
±
0.5℃下反应3小时，然后按丁酮质量比为50：1加入乙烯基三异丙烯氧基硅烷，在60
±
0.5℃下反应3小时后，旋转蒸发除去溶剂，即得。
[0012]上述反应中，甲基丙烯酸缩水甘油酯中C＝C开键后的一端与丙烯酸叔丁酯的C＝C开键后的一端聚合，丙烯酸叔丁酯C＝C开键后的另一端与乙烯基三异丙烯氧基硅烷中C＝C开键后的一端聚合，从而形成甲基丙烯酸缩水甘油酯
‑
丙烯酸叔丁酯
‑
乙烯基三异丙烯氧基硅烷的聚合硅烷。
[0013]优选地，所述封闭剂由如下质量百分比的原料组成：醋酸盐0.10～0.15wt％、氟锆酸盐0.2～0.3wt％、含乙烯基的硅烷偶联剂1～3wt％、阴离子表面活性剂0.1～0.2wt％、稀土硝酸盐0.05～0.1wt％、二氧化锆0.3～0.4wt％、余量为去离子水。
[0014]优选地，所述醋酸盐为醋酸钙与醋酸镁的组合，其用量为：醋酸钙：0.05～0.10wt％、醋酸镁：0.05～0.10wt％。
[0015]优选地，所述氟锆酸盐为氟锆酸钾或氟锆酸钠的其中一种。在其中一个实施例中，所述的氟锆酸盐为氟锆酸钾。
[0016]优选地，所述阴离子表面活性剂为聚乙二醇类表面活性剂，在其中一个实施例中，所述阴离子表面活性剂为聚乙二醇
‑
4000。
[0017]优选地，所述稀土硝酸盐为包括硝酸镧、硝酸铈的其中一种。在其中一个实施例中，所述的稀土硝酸盐为硝酸铈。
[0018]优选地，所述封闭剂的制备方法为：以200～400r/min的转速搅拌混合各原料，在50～55℃搅拌40～60min，即得。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0020]1.本专利技术通过在封孔剂中加入硅烷偶联剂，从而有效提高封孔剂的封孔效果，提高微弧氧化后铝合金材料的耐腐蚀性以及耐磨性。通过对硅烷偶联剂进行改性，具体为通过聚合方法制备带有乙烯基的聚合硅烷，能进一步提高硅烷偶联剂的封孔效果，从而进一步提高微弧氧化后铝合金材料的耐腐蚀性以及耐磨性。
[0021]2.本专利技术原材料在国内充足，价格适宜，使其规模化生产没有太高的成本限制；同时，制备方法简单，总体生产成本不高，有利于工业的大规模生产。
具体实施方式
[0022]实施例1
[0023]按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：
[0024](1)往丁酮按质量比30:1加入偶氮二异丁氰，随后按丁酮质量比为5：1加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，升温至60
±
0.5℃，反应2小时后，随后按丁酮质量比为5：3加入丙烯酸叔丁酯，继续在60
±
0.5℃下反应3小时，然后按丁酮质量比为50：1加入乙烯基三异丙烯氧基
硅烷，在60
±
0.5℃下反应3小时后，旋转蒸发除去溶剂，即得含乙烯基的硅烷偶联剂；
[0025](2)以200r/min的转速搅拌混合醋酸盐、氟锆酸盐、含乙烯基的硅烷偶联剂、阴离子表面活性剂、稀土硝酸盐、二氧化锆、水，在50℃搅拌60min，即得封闭剂；
[0026](3)取预处理后的铝合金材料，加入碱性硅酸盐体系电解液，所述碱性硅酸盐体系电解液的浓度为Na2SiO3：10g/L+NaOH：5g/L+NaF：1g/L，以电流密度12.5A/dm2、频率500Hz、占空比50％、氧化时间20min进行微弧氧化处理；
[0027](4)调节封闭剂的pH值为3.0，将微弧氧化后的铝合金浸没在封闭剂中浸泡5min本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金微弧氧化膜封孔处理方法，其特征在于，所述处理方法由如下步骤组成：(1)微弧氧化：取预处理后的铝合金材料，加入碱性硅酸盐体系电解液，所述碱性硅酸盐体系电解液的浓度为Na2SiO3：10g/L+NaOH：5g/L+NaF：1g/L，以电流密度12.5A/dm2、频率500Hz、占空比50％、氧化时间20min进行微弧氧化处理；(2)封孔处理：调节封闭剂的pH值为3.0～3.5，将微弧氧化后的铝合金浸没在封闭剂中浸泡5～10min，随后放置在120～150℃的烘箱固化15～20min，即得；所述封闭剂由1～3wt％的含乙烯基的硅烷偶联剂组成。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述预处理包括喷砂、除油、水洗、碱蚀、水洗、抛光、水洗和除灰中一种或两种以上的步骤组成。3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述含乙烯基的硅烷偶联剂由以下步骤的方法制备而成：往丁酮按质量比30:1加入偶氮二异丁氰，随后按丁酮质量比为5：1加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，升温至60
±
0.5℃，反应2小时后，随后按丁酮质量比为5：3加入丙烯酸叔丁酯，继续在60
±
0.5℃下反应3小时，然后按丁酮质量比为50：1加入乙烯基三异丙烯氧基硅烷，在60
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0.5℃下反应3小时后，旋转蒸发除去溶剂，即得。4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭，成朋理，崔国昌，田尧，李宁，牛美玲，刘洋，张麓瑶，姜洪成，
申请(专利权)人：山东创新精密科技有限公司，
类型：发明
国别省市：