一种铝合金耐冲击黑色微弧氧化膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铝合金耐冲击黑色微弧氧化膜的制备方法，包括如下步骤：1）配置电解液，其成分为EDTA盐

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金耐冲击黑色微弧氧化膜的制备方法


[0001]本专利技术属于铝合金微弧氧化表面处理
，具体涉及一种铝合金耐冲击黑色微弧氧化膜的制备方法。

技术介绍

[0002]铝合金具有轻质高强的特点，塑韧性好、加工性能优异，在外观件、结构件以及装饰件方面均有广泛的应用。在某些特殊应用领域要求铝合金外观件表面具备黑色涂层，例如，要求反光率低的枪械及发射器装备外壳，要求信号接收率高的雷达部件等，因此，在铝合金表面制备性能优异的黑色涂层是保证其在关键领域应用的前提之一。从工业界提出铝合金黑色涂层的需求至今，发展出的制备技术包括喷涂法、阳极氧化法、微弧氧化法等。其中，喷涂法制备的涂层容易脱落，而阳极氧化法制备的涂层黑度不高且在服役过程容易褪色，目前已成为次优选方案。微弧氧化法除了能够克服上述缺点，所制备的涂层还有硬度高、耐磨蚀等显著优点，对提高涂层及部件的服役寿命有极大帮助，因而受到了业界的格外关注。
[0003]目前可检索的专利中，已有相当数量的研究工作致力于铝合金黑色微弧氧化膜，例如中国专利201811285334.2公开了一种以水溶性磷酸盐
‑
碱金属氢氧化物
‑
柠檬酸盐
‑
偏钒酸盐溶液为电解液制备黑色微弧氧化膜的方法，所制备氧化膜具有良好的耐腐蚀性能；专利202210071928.3同样公开了一种耐腐蚀的铝合金黑色微弧氧化膜的制备方法，等等。现有的公开研究大多关注铝合金黑色膜的耐腐蚀、硬度性能以及黑度/发射率等指标，然而，对于铝合金外观件来说，装配及使用过程中的表面冲击可能对脆性黑色膜造成的损伤亦是不可忽视的问题，因此有必要开发一种耐冲击的铝合金黑色微弧氧化膜制备方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述现有技术的不足，提供一种铝合金耐冲击黑色微弧氧化膜的制备方法，能够解决高硬度/高脆性铝合金黑色微弧氧化膜易受表面冲击而剥落的问题。
[0005]为了达到上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]提供一种铝合金耐冲击黑色微弧氧化膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤(1)配置微弧氧化电解液：将乙二胺四乙酸盐(EDTA盐)、磷酸盐、硅酸盐、偏钒酸盐、钨酸盐加入水中，充分搅拌均匀；
[0008]步骤(2)铝合金试样件预处理：将铝合金试样件分别进行酸洗、水洗并烘干，备用；
[0009]步骤(3)微弧氧化处理：以步骤(1)所配置溶液为电解液，以经步骤(2)预处理的所述铝合金试样件为阳极、不锈钢板为阴极，在电解槽中进行微弧氧化处理30
‑
60min；
[0010]步骤(4)铝合金试样件后处理：将所述铝合金试样件从所述电解槽中取出并冲洗干净，然后烘干。
[0011]作为本专利技术的进一步说明，步骤(1)中所述乙二胺四乙酸盐(EDTA盐)为EDTA
‑
2Na，所述磷酸盐为十二合磷酸三钠或六聚磷酸钠，所述硅酸盐为五水合硅酸钠，所述偏钒酸盐
为二水合偏钒酸钠，所述钨酸盐为钨酸钠。其中EDTA
‑
2Na有利于稳定电解液，提高微弧氧化膜生产过程的稳定性，同时有利于缓和等离子体的放电强度，提高成膜质量；偏钒酸钠为黑色着色剂，可在微弧氧化过程中生成黑色氧化物使膜层显黑色；钨酸钠可在不影响膜层物相的同时细化所生成氧化物的晶粒度尺寸，提高膜层致密度与结合强度。
[0012]作为本专利技术的进一步说明，步骤(1)中，按所述乙二胺四乙酸盐(EDTA盐)、所述磷酸盐、所述硅酸盐、所述偏钒酸盐、所述钨酸盐的次序加入到水中，每加入一种物质，均需充分溶解后再加入下一种。本专利技术以该顺序添加物质，可保证所配置的电解液稳定性强，不易形成絮状物沉淀，也有利于物质的快速溶解，提高生产效率。
[0013]作为本专利技术的进一步说明，步骤(1)中，所述乙二胺四乙酸盐(EDTA盐)的加入量为1～5g/L，所述磷酸盐的加入量为10
‑
40g/L，所述硅酸盐的加入量为15～35g/L，所述偏钒酸盐的加入量为4～10g/L，所述钨酸盐的加入量为2～6g/L。
[0014]作为本专利技术的进一步说明，步骤(3)中，微弧氧化电源采用恒流模式，电流参数设定为：频率100～1000Hz，脉宽10
‑
30ms，终止电压480
‑
530V，终止电流密度1～8A/dm2。
[0015]作为本专利技术的进一步说明，步骤(3)中，电压＜300V阶段，电流密度的升高速率需保证电压升高速率为10～30V/min；在电压300～500V阶段，需保证电压升高速率为5～20V/min。本专利技术以该策略进行微弧氧化处理过程的电流参数调节，可在低电压阶段生成极为致密的微弧氧化膜基底层，有利于改善后一阶段的膜层生长；在高电压阶段，可有效避免高电压引起的局部异常放电情况，提高膜层生长质量，避免烧蚀等缺陷的形成。
[0016]作为本专利技术的进一步说明，步骤(3)的微弧氧化过程中，利用被电解液浸没的循环水冷管将电解液温度控制在20～40℃，并利用打气泵从电解槽底部通入空气，以对电解液进行充分搅拌。
[0017]作为本专利技术的进一步说明，步骤(1)、步骤(2)及步骤(4)中所用到的水优选采用去离子水。
[0018]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0019]首先，本专利技术公开的铝合金耐冲击黑色微弧氧化膜的制备方法，所使用的电解液成分简单且价格低廉，对设备的要求较低，因此工艺适应性强，可有效降低生产成本；更为重要的是，本专利技术通过设置适宜的电解液成分配比及特定的微弧氧化处理工艺参数之间的协同配合，最终使得所制备的黑色微弧氧化膜除了具备常规的高硬度、高耐磨、高耐蚀的优异特点，还具备良好的抗冲击性能，可显著拓宽铝合金在黑色外观件方面的应用，并提高服役寿命。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例1所制备的铝合金黑色微弧氧化膜经漆膜冲击试验后的光学形貌；
[0021]图2是本专利技术实施例2所制备的铝合金黑色微弧氧化膜经漆膜冲击试验后的光学形貌。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]实施例1
[0024]提供一种铝合金耐冲击黑色微弧氧化膜的制备方法，包括以下步骤：
[0025]1)在电解槽中加入100L去离子水，打开打气泵向电解槽底部通入空气，打开循环冷水管阀；
[0026]2)向步骤1)的电解槽中加入400gEDTA
‑
2Na，利用气流扰动作用使其完全溶解；
[0027]3)在步骤2)的基础上向电解槽中加入1600g十二水合磷酸三钠，同样利用气流扰动作用使其完全溶解；
[0028]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金耐冲击黑色微弧氧化膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)配置微弧氧化电解液：将乙二胺四乙酸盐、磷酸盐、硅酸盐、偏钒酸盐、钨酸盐加入水中，充分搅拌均匀；步骤(2)铝合金试样件预处理：将铝合金试样件分别进行酸洗、水洗并烘干，备用；步骤(3)微弧氧化处理：以步骤(1)所配置溶液为电解液，以经步骤(2)预处理的所述铝合金试样件为阳极、不锈钢板为阴极，在电解槽中进行微弧氧化处理30
‑
60min；步骤(4)铝合金试样件后处理：将所述铝合金试样件从所述电解槽中取出并冲洗干净，然后烘干。2.根据权利要求1所述的铝合金耐冲击黑色微弧氧化膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述乙二胺四乙酸盐为EDTA
‑
2Na，所述磷酸盐为十二合磷酸三钠或六聚磷酸钠，所述硅酸盐为五水合硅酸钠，所述偏钒酸盐为二水合偏钒酸钠，所述钨酸盐为钨酸钠。3. 根据权利要求1所述的铝合金耐冲击黑色微弧氧化膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，按所述乙二胺四乙酸盐、所述磷酸盐、所述硅酸盐、所述偏钒酸盐、所述钨酸盐的次序加入到水中，每加入一种物质，均需充分溶解后再加入下一种。4. 根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄孝余，楚玉东，高文强，唐斌，李金山，
申请(专利权)人：重庆三航新材料技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：