專利名稱：一種鋁基碳化硅復(fù)合材料上進(jìn)行黑色電鍍處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁基碳化硅復(fù)合材料上進(jìn)行黑色電鍍處理的方法，屬于金屬材料防腐蝕技術(shù)和表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁基碳化硅是一種新型復(fù)合材料，它除具有普通鋁合金的優(yōu)良性能之外，最突出的優(yōu)點(diǎn)就是具有超強(qiáng)的硬度和很小的熱膨脹系數(shù)，是航空航天產(chǎn)品較為理想的材料。目前， 該材料多用于衛(wèi)星照相機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)件。由于用途特殊，結(jié)構(gòu)件都要表面發(fā)黑，發(fā)黑后表面吸收率要求不低于90%，要求較高。鋁合金表面發(fā)黑有多種方式，一般采用陽(yáng)極氧化著黑色工藝。此外還可以對(duì)其進(jìn)行電解著色和表面鍍覆工藝。由于該材料中硅含量較高，使其著色極為困難，一般通用的著色工藝都不能滿足使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在鋁基碳化硅復(fù)合材料上進(jìn)行發(fā)黑處理的方法及工藝，使鋁基碳化硅復(fù)合材料表面吸光率達(dá)到80% 97%。本發(fā)明針對(duì)鋁基碳化硅復(fù)合材料擬采用表面鍍覆有色金屬的電化學(xué)處理工藝。主要的工藝過(guò)程包括除油、堿洗、酸洗、電鍍、吹干。除油、堿洗、酸洗都屬于前處理過(guò)程，是直接影響基體與鍍層結(jié)合力和鍍層吸光率的關(guān)鍵因素。電鍍工序是材料表面發(fā)黑的主要工序，可以在鋁基碳化硅復(fù)合材料表面均勻的鍍覆一層黑色金屬及其化合物。該工藝不受基體材料碳化硅含量的影響，通過(guò)鍍液配方、鍍液的PH值、電流密度來(lái)保證鍍層吸收率指標(biāo)和鍍層厚度的均勻。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案—種鋁基碳化硅復(fù)合材料上進(jìn)行黑色電鍍處理的方法，采用的工藝流程如下去油處理一兩道水洗一堿洗一兩道水洗一酸洗一兩道水洗一去離子水洗一黑色電鍍一兩道水洗一去離子水洗一酒精洗一吹干。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的堿洗在堿洗溶液中進(jìn)行，堿洗溶液為含氫氧化鈉5 300g/L、十二烷基磺酸鈉0 10g/L的水溶液。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的堿洗的工藝參數(shù)是溫度30 85°C，時(shí)間 IOs IOmin。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的酸洗在酸洗溶液中進(jìn)行，酸洗溶液為硝酸、硫酸、氫氟酸、鉻酐中兩種或兩種以上的水溶液，其中硝酸含量為O 200ml/L，硫酸含量為0 100ml/L，氫氟酸含量為0 50ml/L，鉻酐含量為0 200g/L。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述酸洗的工藝參數(shù)是溫度為室溫，時(shí)間為 IOs IOmin0一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述黑色電鍍?cè)诤谏婂內(nèi)芤褐羞M(jìn)行，黑色電
3鍍?nèi)芤汉?0 200g/L的硫酸鎳，20 200g/L的硫酸鋅，還含有發(fā)黑劑，所述發(fā)黑劑為硫氰酸銨和/或蛋氨酸，其中，硫氰酸銨含量為0 200g/L，蛋氨酸含量為0 100g/L。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述黑色電鍍?nèi)芤哼€含有走位劑，走位劑為硫酸鎳銨和/或三乙醇胺，其中，硫酸鎳銨含量為O 200g/L，三乙醇胺含量為0 100g/L。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述黑色電鍍?nèi)芤哼€含有緩沖劑，緩沖劑為硼酸，含量為0 150g/L。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述黑色電鍍的工藝參數(shù)為溫度25 70°C， 電流密度0. 1 2A/cm2。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的鋁基碳化硅復(fù)合材料為以鋁為基體，碳化硅含量為10% 90%的復(fù)合材料。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明通過(guò)電鍍工藝在鋁基碳化硅復(fù)合材料表面形成的黑色鍍層的表面吸收率可達(dá)80% 97% (采用光譜儀測(cè)試，波長(zhǎng)范圍175 3300nm)，鍍層厚度為2 30 μ m。有黑色鍍層的表面經(jīng)20次高低溫交變?cè)囼?yàn)(_160°C +125°C，相對(duì)環(huán)境濕度< 50% )，鍍層未見脫落、鼓泡和開裂，可滿足衛(wèi)星環(huán)境使用要求。下面通過(guò)具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但并不意味著對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
具體實(shí)施例方式配制堿洗液、酸洗液和電鍍液，對(duì)鋁基碳化硅復(fù)合材的鍍件按“去油處理一兩道水洗一堿洗一兩道水洗一酸洗一兩道水洗一去離子水洗一黑色電鍍一兩道水洗一去離子水洗一酒精洗一吹干”的流程進(jìn)行操作。其中去油處理選用常規(guī)的金屬去油劑和操作工藝進(jìn)行即可以。以下實(shí)施例中分別說(shuō)明具體的工藝參數(shù)。在下述實(shí)施例中電鍍時(shí)間均為20min。實(shí)施例1 鍍件材料為碳化硅含量10%鋁基復(fù)合材料。1)堿洗溶液是氫氧化鈉5g/L、十二烷基磺酸鈉10g/L的水溶液，其工藝參數(shù)是溫度 85°C，時(shí)間 IOmin。2)酸洗溶液是硝酸200ml/L，硫酸100ml/L，氫氟酸50ml/L，鉻酐200g/L。溫度為室溫，時(shí)間為10s。3)黑色電鍍?nèi)芤菏呛蛩徭?00g/L、硫酸鋅200g/L、硫氰酸銨200g/L、硫酸鎳銨含量為200g/L、硼酸150g/L的水溶液，工藝參數(shù)是溫度25°C，電流密度2A/cm2。實(shí)施例2 鍍件材料為碳化硅含量90%鋁基復(fù)合材料。1)堿洗溶液是氫氧化鈉300g/L的水溶液，其工藝參數(shù)是溫度30°C，時(shí)間10s。2)酸洗溶液是硝酸100ml/L，硫酸50ml/L，鉻酐200g/L。溫度為室溫，時(shí)間為20s。3)黑色電鍍?nèi)芤菏呛蛩徭?0g/L、硫酸鋅含量100g/L、硫氰酸銨含量為200g/L、 硫酸鎳銨含量為100g/L。電鍍工藝參數(shù)是溫度70°C，電流密度0. lA/cm2。實(shí)施例3 鍍件材料為碳化硅含量60%鋁基復(fù)合材料。1)堿洗溶液是氫氧化鈉200g/L的水溶液，其工藝參數(shù)是溫度60°C，時(shí)間20s。2)酸洗溶液是硝酸200ml/L，氫氟酸50ml/L。溫度為室溫，時(shí)間為lmin。3)黑色電鍍?nèi)芤菏呛蛩徭?00g/L，硫酸鋅含量40g/L，硫氰酸銨含量為80g/L，
4蛋氨酸含量為10g/L、三乙醇胺含量為100g/L。電鍍工藝參數(shù)是溫度40°C，電流密度0. 5A/
2
cm ο實(shí)施例4 鍍件材料為碳化硅含量40%鋁基復(fù)合材料。1)堿洗溶液是氫氧化鈉150g/L的水溶液，其工藝參數(shù)是溫度60°C，時(shí)間10s。2)酸洗溶液是硫酸50ml/L，鉻酐20g/L。溫度為室溫，時(shí)間為lOmin。3)黑色電鍍?nèi)芤菏呛蛩徭嚵繛?00g/L、硫酸鋅含量150g/L、硫氰酸銨含量為 50g/L、蛋氨酸含量為10g/L、硫酸鎳銨含量為60g/L、三乙醇胺含量為10g/L、硼酸40g/L。電鍍工藝參數(shù)是溫度30°C，電流密度0. lA/cm2。實(shí)施例5 鍍件材料為碳化硅含量20%鋁基復(fù)合材料。1)堿洗溶液是氫氧化鈉100g/L的水溶液，其工藝參數(shù)是溫度60°C，時(shí)間15s。2)酸洗溶液是硝酸100ml/L，硫酸50ml/L，氫氟酸20ml/L，鉻酐50g/L。溫度為室溫，時(shí)間為30s。3)黑色電鍍?nèi)芤菏呛蛩徭嚵?5g/L，硫酸鋅130g/L，硫氰酸銨40g/L，蛋氨酸含量為20g/L、硫酸鎳銨50g/L、三乙醇胺含量為10g/L、硼酸50g/L。電鍍工藝參數(shù)是溫度 40°C，電流密度 0. lA/cm2。實(shí)施例6 鍍件材料為碳化硅含量15%鋁基復(fù)合材料。1)堿洗溶液是氫氧化鈉100g/L的水溶液，其工藝參數(shù)是溫度60°C，時(shí)間15s。2)酸洗溶液是硝酸100ml/L，硫酸50ml/L，氫氟酸20ml/L，鉻酐50g/L。溫度為室溫，時(shí)間為30s。3)黑色電鍍?nèi)芤菏呛蛩徭嚵?5g/L、硫酸鋅130g/L、硫氰酸銨40g/L、硼酸50g/ L0電鍍工藝參數(shù)是溫度40°C，電流密度0. lA/cm2。實(shí)施例7 鍍件材料為碳化硅含量10%鋁基復(fù)合材料。1)堿洗溶液是氫氧化鈉100g/L的水溶液，其工藝參數(shù)是溫度60°C，時(shí)間15s。2)酸洗溶液是硝酸100ml/L，硫酸50ml/L，氫氟酸20ml/L，鉻酐50g/L。溫度為室溫，時(shí)間為30s。3)黑色電鍍?nèi)芤菏呛蛩徭嚵?5g/L，硫酸鋅20g/L，蛋氨酸含量為100g/L、三乙醇胺含量為10g/L、硼酸50g/L。電鍍工藝參數(shù)是溫度40°C，電流密度0. 2A/cm2。采用Lambda950光譜儀(波長(zhǎng)范圍175 3300nm)，對(duì)上述各實(shí)施例的黑色鍍層進(jìn)行吸光率(即黑度)測(cè)試、厚度測(cè)試、高低溫交變20次測(cè)試，結(jié)果列在表1中。表1鋁基碳化硅復(fù)合材料表面黑色鍍層的吸光率、高低溫試驗(yàn)和厚度測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種鋁基碳化硅復(fù)合材料上進(jìn)行黑色電鍍處理的方法，采用的工藝流程如下去油處理一兩道水洗一堿洗一兩道水洗一酸洗一兩道水洗一去離子水洗一黑色電鍍一兩道水洗一去離子水洗一酒精洗一吹干。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁基碳化硅復(fù)合材料上進(jìn)行黑色電鍍處理的方法，其特征在于所述的堿洗在堿洗溶液中進(jìn)行，堿洗溶液為含氫氧化鈉5 300g/L、十二烷基磺酸鈉 0 10g/L的水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁基碳化硅復(fù)合材料上進(jìn)行黑色電鍍處理的方法，其特征在于所述的堿洗的工藝參數(shù)是溫度30 85°C，時(shí)間IOs lOmin。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁基碳化硅復(fù)合材料上進(jìn)行黑色電鍍處理的方法，其特征在于所述的酸洗在酸洗溶液中進(jìn)行，酸洗溶液為硝酸、硫酸、氫氟酸、鉻酐中兩種或兩種以上的水溶液，其中硝酸含量為0 200ml/L，硫酸含量為0 100ml/L，氫氟酸含量為0 50ml/ L，鉻酐含量為0 200g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋁基碳化硅復(fù)合材料上進(jìn)行黑色電鍍處理的方法，其特征在于所述的酸洗的工藝參數(shù)是溫度為室溫，時(shí)間為IOs lOmin。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁基碳化硅復(fù)合材料上進(jìn)行黑色電鍍處理的方法，其特征在于所述黑色電鍍?cè)诤谏婂內(nèi)芤褐羞M(jìn)行，黑色電鍍?nèi)芤汉?0 200g/L的硫酸鎳，20 200g/L的硫酸鋅，還含有發(fā)黑劑，所述發(fā)黑劑為硫氰酸銨和/或蛋氨酸，其中，硫氰酸銨含量為0 200g/L，蛋氨酸含量為0 100g/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋁基碳化硅復(fù)合材料上進(jìn)行黑色電鍍處理的方法，其特征在于所述黑色電鍍?nèi)芤哼€含有走位劑，走位劑為硫酸鎳銨和/或三乙醇胺，其中，硫酸鎳銨含量為0 200g/L，三乙醇胺含量為0 100g/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋁基碳化硅復(fù)合材料上進(jìn)行黑色電鍍處理的方法，其特征在于所述黑色電鍍?nèi)芤哼€含有緩沖劑，緩沖劑為硼酸，含量為0 150g/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋁基碳化硅復(fù)合材料上進(jìn)行黑色電鍍處理的方法，其特征在于所述黑色電鍍的工藝參數(shù)為溫度25 70°C，電流密度0. 1 2A/cm2。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁基碳化硅復(fù)合材料上進(jìn)行黑色電鍍處理的方法，其特征在于所述的鋁基碳化硅復(fù)合材料為以鋁為基體，碳化硅含量為10% 90%的復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁基碳化硅復(fù)合材料上進(jìn)行黑色電鍍處理的方法，屬于金屬材料防腐蝕技術(shù)和表面處理技術(shù)領(lǐng)域。采用的工藝流程如下去油處理→兩道水洗→堿洗→兩道水洗→酸洗→兩道水洗→去離子水洗→黑色電鍍→兩道水洗→去離子水洗→酒精洗→吹干。本發(fā)明通過(guò)電鍍工藝在鋁基碳化硅復(fù)合材料表面形成的黑色鍍層的表面吸收率可達(dá)80％～97％，鍍層厚度為2～30μm；經(jīng)多次高低溫交變?cè)囼?yàn)鍍層未見脫落、鼓泡和開裂，可滿足衛(wèi)星環(huán)境使用要求。
文檔編號(hào)C25D3/56GK102477570SQ20101055357
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者溫軍國(guó), 王振海, 趙月紅, 鄭棄非 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院