專利名稱：鋁及鋁合金表面防腐處理方法及其制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁及鋁合金表面防腐處理方法及其制品。
背景技術(shù)：
鋁合金具有質(zhì)量輕、散熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，在通訊、電子、交通運(yùn)輸、建筑及航天航空等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在空氣中鋁合金表面會形成氧化鋁保護(hù)膜，在一般的大氣環(huán)境下，鋁合金表面的氧化鋁膜能夠有效地對鋁合金基體進(jìn)行保護(hù)，但在含有電解質(zhì)的濕氣中，例如海洋表面大氣環(huán)境，鋁合金表面容易出現(xiàn)點(diǎn)蝕，嚴(yán)重破環(huán)鋁合金制品的外觀，同時導(dǎo)致制品使用壽命縮短。耐鹽霧侵蝕性能是鋁合金耐腐蝕性能的一個重要參數(shù)，為了提高鋁合金的耐鹽霧侵蝕性能，通常需要對鋁合金表面進(jìn)行表面成膜處理，常見的處理手段有陽極氧化處理、烤漆等，但這些工藝都存在較大的環(huán)境污染問題。而真空鍍膜(PVD)技術(shù)雖是一種非常環(huán)保的鍍膜工藝，且可鍍制的膜層種類豐富、耐磨性能優(yōu)異，但鋁合金表面通常具有較多的細(xì)小凹陷或孔隙，而PVD工藝沉積的膜層通常具有基體表面的仿形結(jié)構(gòu)，且沉積于這些凹陷或空隙內(nèi)的膜層往往其它區(qū)域的要薄，所以鹽霧測試中凹陷或空隙區(qū)域往往更容易發(fā)生點(diǎn)蝕，導(dǎo)致膜層無法有效地防止鹽霧的侵蝕，即防腐蝕性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種可效提高鋁及鋁合金防腐性能的防腐處理方法。另外，還有必要提供一種由上述方法制得的鋁制品。一種鋁及鋁合金表面防腐處理方法，包括以下步驟提供鋁基體；對鋁基體進(jìn)行化學(xué)除油；采用溶膠-凝膠法于該鋁基體上制備鈰鹽摻雜硅烷雜化膜；通過真空鍍膜方法在鈰鹽摻雜硅烷雜化膜上形成由難熔化合物組成的陶瓷涂層。上述鋁及鋁合金表面防腐處理方法所獲得的鋁制品，包括鋁基體、形成于鋁基體表面的鈰鹽摻雜硅烷雜化膜及形成于該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜上的由難熔化合物組成的陶
瓷涂層ο本發(fā)明的鋁及鋁合金表面防腐處理方法先通過溶膠-凝膠法對鋁基體在鋁基體制備一層鈰鹽摻雜硅烷雜化膜，然后于該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜上鍍覆耐磨陶瓷涂層。其中該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜一方面將鋁基體表面平整化，另一方面鈰鹽摻雜硅烷雜化膜自身結(jié)構(gòu)致密，阻擋性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，與鋁基體結(jié)合力強(qiáng)，具有良好的防腐功能。再配合外層耐磨的陶瓷涂層，可保護(hù)鈰鹽摻雜硅烷雜化膜不易受到機(jī)械損傷。因此，使該鋁制品具有良好的抗腐蝕性能。


圖1為由本發(fā)明一實(shí)施例的鋁及鋁合金表面防腐處理方法所制得的鋁合金制品的剖視示意圖。圖2為由本發(fā)明另一實(shí)施例的鋁及鋁合金表面防腐處理方法所制得的鋁合金制品的剖視示意圖。主要元件符號說明
招制品10
鋁基體20
鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30
陶瓷涂層40
氮氧化鋁層41
氧化鋁層42
氮化鋁層43
氮氧化鉻層4具體實(shí)施例方式本發(fā)明較佳實(shí)施例鋁及鋁合金表面防腐處理方法主要包括如下步驟提供鋁基體20，該鋁基體的材質(zhì)可為純鋁或鋁合金。對鋁基體20進(jìn)行化學(xué)除油?；瘜W(xué)除油是將鋁基體20浸漬于60-80°C的除油溶液中 30-60s，所用除油溶液為含25-30g/L碳酸鈉、20_25g/L磷酸三鈉(Na3PO4 · 12H20)及l(fā)_3g/ L乳化劑的水溶液，其中所述乳化劑可用商品名為0P-10的乳化劑，其主要組分為烷基酚與環(huán)氧乙烷的縮合物。于經(jīng)化學(xué)除油處理的鋁基體20上制備鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30。本實(shí)施例采用溶膠-凝膠法制備該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30，具體如下將正硅酸乙酯(TE0S)、Y-環(huán)氧丙氧丙基三甲基硅烷(GPTMS)、乙醇、硝酸鈰及水按質(zhì)量比為 10-20 30-40 10-20 15-30 2_5混合，攪拌均勻得到混合液。再用乙酸和乙酸鈉將PH值調(diào)整到3. 8-4. 2。將混合液密封后放置于30-60°C左右的恒溫水浴中水解8_12小時得到硅烷雜化溶膠。于水解好的硅烷雜化溶膠中加入占硅烷雜化溶膠總質(zhì)量的2% -4% 的乙二胺四乙酸(EDTA)，攪拌均勻后得到制膜溶液。然后，通過浸漬或涂抹的方法將所得制膜溶液于鋁基體20上涂膜，將涂膜鋁基體20于室溫下風(fēng)干，在鋁基體20上形成均勻穩(wěn)定的凝膠層，接著于120-150°C下進(jìn)行固化，由此可在鋁基體表上形成一層致密的鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30。該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30的厚度大約為0. 1-0. 4微米。所述TEOS、GPTMS, 乙醇、硝酸鈰及水的混合比例按質(zhì)量較佳為10 20 10 15 2。所述水解時間較佳為 10小時。所述水解溫度較佳為40°C。所述固化溫度較佳為130°C。對形成有鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30的鋁基體20進(jìn)行真空鍍膜處理，以在鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30上形成由難熔化合物組成的陶瓷涂層40。本實(shí)施例中，該陶瓷涂層40包括一層氮氧化鋁層41、一層氧化鋁(Al2O3)層42及一層氮化鋁(AlN)層43，該氧化鋁層42直接形成于該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30上，該氮化鋁層43形成于該氧化鋁層42上，該氮氧化鋁層41形成于該氮化鋁層43上。請參閱圖2，在另一實(shí)施例中，該陶瓷涂層40也可包括一層氮氧化鋁層41及一層氮氧化鉻層44。該氮氧化鋁層41直接形成于該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30上，該氮氧化鉻層 44形成于該氮氧化鋁層41上。該真空鍍膜處理可采用現(xiàn)有的真空鍍膜方法，比如磁控濺射或電弧離子鍍，具體工藝本案不再贅述。請參閱圖1，由上述鋁及鋁合金表面防腐處理方法所獲得的鋁制品10，包括鋁基體20、形成于鋁基體20表面的鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30及形成于該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30 上的由難熔化合物組成的陶瓷涂層40。其中該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30經(jīng)稀土鈰鹽摻雜有機(jī)硅烷雜化處理形成，該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30主要由Si、0、C及H五種元素組成，且原子個數(shù)比Si 0 C H = 0. 1-2 2-3 2-4 2_8。該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30的厚度厚度大約為0. 1-0. 4微米。本實(shí)施例中，該陶瓷涂層40包括一層氮氧化鋁層41、一層氧化鋁(Al2O3)層42及一層氮化鋁(AlN)層43，該氧化鋁層42直接形成于該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30上，該氮化鋁層43形成于該氧化鋁層42上，該氮氧化鋁層41形成于該氮化鋁層 43上。請參閱圖2，在另一實(shí)施例中，該陶瓷涂層40包括一層氮氧化鋁層41及一層氮氧化鉻層44。該氮氧化鋁層41直接形成于該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30上，該氮氧化鉻層44形成于該氮氧化鋁層41上。該陶瓷涂層40的總體厚度大約為2-5微米。對由本發(fā)明的防腐處理方法所制備的鋁制品10試樣進(jìn)行35°C中性鹽霧(NaCl濃度為5% )測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鋁制品10試樣在72小時后才出現(xiàn)有腐蝕現(xiàn)象，具有良好的防腐性能。本發(fā)明的鋁及鋁合金表面防腐處理方法先通過溶膠-凝膠法對鋁基體20在鋁基體20制備一層鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30，然后于該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30上鍍覆耐磨陶瓷涂層40。其中該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30 —方面將鋁基體20表面平整化，另一方面鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30自身結(jié)構(gòu)致密，阻擋性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，與鋁基體20結(jié)合力強(qiáng)，具有良好的防腐功能。再配合外層耐磨的陶瓷涂層40，可保護(hù)鈰鹽摻雜硅烷雜化膜30不易受到機(jī)械損傷。因此，使該鋁制品10具有良好的抗腐蝕性能。
權(quán)利要求
1.一種鋁及鋁合金表面防腐處理方法，包括以下步驟提供鋁基體；對鋁基體進(jìn)行化學(xué)除油；采用溶膠-凝膠法于該鋁基體上制備鈰鹽摻雜硅烷雜化膜；通過真空鍍膜方法在鈰鹽摻雜硅烷雜化膜上形成由難熔化合物組成的陶瓷涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于所述溶膠-凝膠法制備該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜的方法包括將正硅酸乙酯、Y-環(huán)氧丙氧丙基三甲基硅烷、 乙醇、硝酸鈰及水按質(zhì)量比為10-20 30-40 10-20 15-30 2_5混合得到混合液；用乙酸和乙酸鈉將混合液的PH值調(diào)整至3. 8-4. 2 ；將混合液密封后于30-60°C下水解8_12小時得到硅烷雜化溶膠；于水解好的硅烷雜化溶膠中加入預(yù)定體積的乙二胺四乙酸得到制膜溶液；將該制膜溶液于該鋁基體上涂膜；將該涂膜鋁基體于室溫下風(fēng)干，于鋁基體上形成凝膠層；接著于120-150°C下進(jìn)行固化，于鋁基體表上形成該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜。
3.如權(quán)利要求2所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于所述正硅酸乙酯、Y-環(huán)氧丙氧丙基三甲基硅烷、乙醇、硝酸鈰及水的混合比例按質(zhì)量為 10 20 10 15 2。
4.如權(quán)利要求2所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于所述混合液的水解溫度為40°C，所述混合液的水解時間為10小時，所述固化溫度為130°C。
5.如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜由Si、0、c及H五種元素組成，且原子個數(shù)比Si 0 C H = 0.1-2 2-3 2-4 2-8。
6.如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于該陶瓷涂層包括一層氮氧化鋁層、一層氧化鋁層及一層氮化鋁層，該氧化鋁層直接形成于該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜上，該氮化鋁層形成于該氧化鋁層上，該氮氧化鋁層形成于該氮化鋁層上。
7.如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于該陶瓷涂層包括一層氮氧化鋁層及一層氮氧化鉻層，該氮氧化鋁層直接形成于該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜上， 該氮氧化鉻層形成于該氮氧化鋁層上。
8.如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于所述化學(xué)除油是將鋁基體浸漬于60-80°C的除油溶液中30-60s，所用除油溶液為含25-30g/L碳酸鈉、 20-25g/L磷酸三鈉及l(fā)_3g/L乳化劑的水溶液。
9.如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于所述鋁基體的材質(zhì)為純鋁或鋁合金。
10.一種由權(quán)利要求1-9的任意一項(xiàng)所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法所制備的鋁制品。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋁及鋁合金表面防腐處理方法，包括以下步驟提供鋁基體；對鋁基體進(jìn)行化學(xué)除油；采用溶膠-凝膠法于該鋁基體上制備鈰鹽摻雜硅烷雜化膜；通過真空鍍膜方法在鈰鹽摻雜硅烷雜化膜上形成由難熔化合物組成的陶瓷涂層。經(jīng)上述鋁及鋁合金表面防腐處理方法所獲得的鋁制品，包括鋁基體、形成于鋁基體表面的鈰鹽摻雜硅烷雜化膜及形成于該鈰鹽摻雜硅烷雜化膜上的由難熔化合物組成的陶瓷涂層。
文檔編號C23C28/04GK102560490SQ20101060922
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者張新倍, 毛盾, 蔣煥梧, 陳文榮, 陳正士 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司