專利名稱：一種用于鋁合金陽極氧化膜的室溫磁場輔助封閉方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋁合金件陽極氧化膜的封閉技術，特指一種用于鋁合金件陽極氧化膜的磁場誘導溶液封閉技術。
背景技術：
鋁合金材料由于其高的強度/重量比，易成型加工以及優(yōu)異的物理、化學性能，成為目前工業(yè)中使用量僅次于鋼鐵的第二大類金屬材料。然而，鋁合金材料硬度低、耐磨性與抗腐蝕性差，常發(fā)生磨蝕破損。在使用前往往需經(jīng)過相應的表面處理以滿足其對環(huán)境的適應性和安全性，減少磨蝕，延長其使用壽命。在工業(yè)上越來越廣泛地采用陽極氧化的方法在鋁表面形成厚而致密的氧化膜層，以顯著改變鋁合金的耐蝕性，耐磨性和裝飾性能。然而，鋁陽極氧化膜具有很高孔隙率和吸附能力，容易受污染和腐蝕介質侵蝕，心 須進行封孔處理，以提高耐蝕性、抗污染能力和固定色素體。文獻報道的鋁合金陽極氧化膜封閉方法包括水合封閉、重鉻酸鹽封閉、水解鹽封閉及稀土金屬鹽封閉等。以上方法均利用了氧化膜表面和孔壁的氧化鋁與水的水合反應或鹽的水解反應，在微孔內形成氫氧化物，進而填充微孔，達到封閉的目的。但上述的封閉方法多在高溫下進行，為節(jié)約能源，提高鋁合金陽極氧化膜的表面抗污染能力及降低孔隙率，開發(fā)了有機物封閉技術及外加電壓封閉法。如李寶松，烏學東等，鋁及鋁合金陽極氧化膜常溫封閉劑及封閉方法P，中國發(fā)明專利，申請?zhí)朇N200810120737. 1，采用有機物與無機鎳鹽在常溫下對鋁合金陽極氧化膜進行封閉；趙景茂，左禹等在2004年申請了國家發(fā)明專利鋁合金陽極氧化膜外加電壓封閉法，通過外加脈沖電壓促進陽極氧化膜孔內的氫氧化鋁的沉積，封閉效果相當滿意。

發(fā)明內容
為降低封閉溫度、節(jié)約能源，提高鋁合金陽極氧化膜的抗腐蝕能力及抗污染能力，本發(fā)明根據(jù)金屬離子的磁導率差異采用一定大小的磁場輔助進行封閉，提高金屬離子在陽極氧化膜微孔內的吸附，加快水解反應的速率。本發(fā)明所提供的方法操作簡單，易于工業(yè)化。具體技術方案如下在本發(fā)明中為得到抗腐蝕性能優(yōu)異、孔隙率低的鋁合金陽極氧化膜，首先對鋁合金進行預處理，然后進行陽極氧化，接著控制磁場進行氧化膜的封閉。采取的具體步驟如下A.鋁合金陽極氧化預處理首先在45 60°C 的堿性溶液中(80g/L 120g/L NaOH 和 70 100g/L Na2CO3的混合溶液)對鋁合金件進行表面去油污；在20 40°C，20 50g/L的中性清洗劑P3-GALVACLEAN 20C溶液中浸泡除油10 15分鐘；在體積比為I : 3的HCl和H2SO4的混合溶液中，PH = 4. 0，室溫酸洗5 10秒。水洗，觀察鋁合金表面水膜連續(xù)后方可進行陽極氧化。
B.鋁合金陽極氧化硫酸80 120g/L，草酸10 20g/L，無機添加劑鈦鹽O. 5 O. 8g/L ;溫度20 35°C，電壓30 40V，時間為20 40分鐘。在陽極氧化過程中采用空氣攪拌。C.陽極氧化膜的封閉封閉液組成為硫酸鎳2 5g/L，氨基磺酸鈷3 10g/L，鎢酸鈉10 20g/L，表面活性劑S 6 9g/L的水溶液，pH值為8. 5 10. 5。磁場采用 間隙式，磁場強度為O. 05 O. 2T，占空比為O. 4 O. 6。在室溫下封閉10 20s。由于采用了上述技術方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(I)由于在表面處理前進行了化學除油、酸洗、堿洗等預處理，增強了陽極氧化膜表面的抗污染能力與致密性。(2)陽極氧化膜經(jīng)磁場輔助封閉，抗腐蝕能力強。(3)通過優(yōu)化封閉過程中的磁場大小及占空比控制膜的孔隙率，使陽極氧化膜的孔隙率最低。(4)所述技術方案操作簡單、節(jié)能清潔環(huán)保、易于工業(yè)化。
具體實施例方式以下實施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明的進一步限定。實施例I :將鋁合金件浸入60°C的堿性溶液中(80g/L NaOH和90g/L Na2CO3的混合溶液)20分鐘；在25°C，30g/L的中性清洗劑P3-GALVACLEAN 20C溶液中浸泡除油12分鐘。在體積比為I : 3的HCl和H2SO4的混合溶液中，pH = 4. O,室溫酸洗6秒。水洗，觀察鋁合金表面水膜連續(xù)后進行陽極氧化。將預處理后的鋁合金件放于陽極氧化溶液硫酸90g/L，草酸10g/L，無機添加劑鈦鹽O. 8g/L ;溫度25 °C，電壓30V，氧化時間為20分鐘。陰極為雙電極，均采用純鋁片，在陽極氧化過程中采用空氣攪拌。氧化結束后水洗，清洗至表面水膜連續(xù)后進行封閉。封閉液組成為硫酸鎳3g/L，氨基磺酸鈷8g/L，鎢酸鈉10g/L，表面活性劑S 6g/L的水溶液，pH值為8. 5。磁場強度為O. 05T,占空比為O. 5。在室溫下封閉IOs0該實施例所得氧化膜厚度為4. 6 μ m，劃格實驗未發(fā)現(xiàn)氧化層脫落，結合力好，抗污染能力高，導納小于20 μ s，中性鹽霧試驗720小時后表面無銹蝕。 實施例2 :將鋁合金件浸入60°C的堿性溶液中(80g/Lg/L NaOH和90g/L Na2CO3的混合溶液)20分鐘；在25°C，30g/L的中性清洗劑P3-GALVACLEAN 20C溶液中浸泡除油12分鐘。在體積比為I : 3的HCl和H2SO4的混合溶液中，pH = 4. 0，室溫酸洗6秒。水洗，觀察鋁合金表面水膜連續(xù)后進行陽極氧化。將預處理后的鋁合金件放于陽極氧化溶液硫酸100g/L，草酸15g/L，無機添加劑鈦鹽0. 8g/L ;溫度30°C，電壓30V，氧化時間為20分鐘。陰極為雙電極，均采用純鋁片，在陽極氧化過程中采用空氣攪拌。氧化結束后水洗，清洗至表面水膜連續(xù)后進行封閉。封閉液組成為硫酸鎳2g/L，氨基磺酸鈷5g/L，鎢酸鈉15g/L，表面活性劑S 88/1的水溶液，？!1值為9.0。磁場強度為0.08T，占空比為0. 5。在室溫下封閉12s0該實施例所得氧化膜厚度為5. 2 μ m，劃格實驗未發(fā)現(xiàn)氧化層脫落，結合力好，抗污染能力高，導納小于20 μ s，中性鹽霧試驗720小時后表面無銹蝕。
實施例3 :將鋁合金件浸入60°C的堿性溶液中(80g/Lg/L NaOH和90g/L Na2CO3的混合溶液)20分鐘；在25°C，30g/L的中性清洗劑P3-GALVACLEAN 20C溶液中浸泡除油12分鐘。在體積比為I : 3的HCl和H2SO4的混合溶液中，pH = 4. 0，室溫酸洗6秒。水洗，觀察鋁合金表 面水膜連續(xù)后進行陽極氧化。將預處理后的鋁合金件放于陽極氧化溶液硫酸110g/L，草酸15g/L，無機添加劑鈦鹽O. 8g/L ;溫度25°C，電壓35V，氧化時間為20分鐘。陰極為雙電極，均采用純鋁片，在陽極氧化過程中采用空氣攪拌。氧化結束后水洗，清洗至表面水膜連續(xù)后進行封閉。封閉液組成為硫酸鎳4g/L，氨基磺酸鈷8g/L，鎢酸鈉18g/L，表面活性劑S 9g/L的水溶液，pH值為9. O。磁場強度為O. 1T，占空比為O. 5。在室溫下封閉IOs0該實施例所得氧化膜厚度為6. 2 μ m，劃格實驗未發(fā)現(xiàn)氧化層脫落，結合力好，抗污染能力高，導納小于20 μ s，中性鹽霧試驗720小時后表面無銹蝕。實施例4 :將鋁合金件浸入60°C的堿性溶液中(80g/Lg/L NaOH和90g/L Na2CO3的混合溶液)20分鐘；在25°C，30g/L的中性清洗劑P3-GALVACLEAN 20C溶液中浸泡除油12分鐘。在體積比為I : 3的HCl和H2SO4的混合溶液中，pH = 4. O,室溫酸洗6秒。水洗，觀察鋁合金表面水膜連續(xù)后進行陽極氧化。將預處理后的鋁合金件放于陽極氧化溶液硫酸120g/L，草酸20g/L，無機添加劑鈦鹽O. 6g/L ;溫度25°C，電壓35V，氧化時間為30分鐘。陰極為雙電極，均采用純鋁片，在陽極氧化過程中采用空氣攪拌。氧化結束后水洗，清洗至表面水膜連續(xù)后進行封閉。封閉液組成為硫酸鎳5g/L，氨基磺酸鈷10g/L，鎢酸鈉20g/L，表面活性劑S 9g/L的水溶液，pH值為10. O。磁場強度為O. 2T，占空比為O. 6。在室溫下封閉 10s。該實施例所得氧化膜厚度為5. 3 μ m，劃格實驗未發(fā)現(xiàn)氧化層脫落，結合力好，抗污染能力高，導納小于20 μ s，中性鹽霧試驗720小時后表面無銹蝕。采用與實施例4相同的清洗、陽極氧化配方及工藝參數(shù)，只改變封閉時磁場強度，得到的氧化膜結合力好，抗污染能力高，導納小于20 μ S，中性鹽霧試驗的結果具體見表I。根據(jù)表I的實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明制備的陽極氧化膜，在磁場下封閉，磁場強度高于O. 08Τ的氧化膜抗腐蝕性能最佳。可通過調節(jié)輔助磁場的大小來控制氧化膜的抗腐蝕能力。表I.鋁合金陽極氧化膜中性鹽霧試驗結果(參照GB/T 10125人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗)
權利要求
1.一種用于鋁合金陽極氧化膜的室溫磁場輔助封閉方法，其特征在于首先對鋁合金進行預處理，然后進行有機酸陽極氧化；最后在一定大小的磁場下對陽極氧化膜采用稀土鹽與表面活性劑的混合溶液進行封閉。采取的具體步驟如下 A.鋁合金陽極氧化預處理 首先在45 60°C的堿性溶液中(80g/L 120g/L NaOH和70 100g/L Na2CO3的混合溶液)對鋁合金件進行表面去油污；在20 40°C，20 50g/L的中性清洗劑P3-GALVACLEAN 20C溶液中浸泡除油10 15分鐘；在體積比為I : 3的HCl和H2SO4的混合溶液中，PH = 4. 0，室溫酸洗5 10秒。水洗，觀察鋁合金表面水膜連續(xù)后方可進行陽極氧化。
B.鋁合金陽極氧化 硫酸80 120g/L，草酸10 20g/L，無機添加劑鈦鹽0. 5 0. 8g/L ;溫度20 35°C，電壓30 40V，時間為20 40分鐘。在陽極氧化過程中采用空氣攪拌。
C.陽極氧化膜的封閉 封閉液組成為硫酸鎳2 5g/L，氨基磺酸鈷3 10g/L，鎢酸鈉10 20g/L，表面活性劑S6 9g/L的水溶液，pH值為8. 5 10. 5。磁場采用間隙式，磁場強度為0. 05 0. 2T，占空比為0. 4 0. 6。在室溫下封閉10 20s。
2.如權利要求I所述的鋁合金陽極氧化膜的制備及封閉工藝，其特征在于，所述封閉液各組分的含量分別為硫酸鎳3g/L，氨基磺酸鈷10g/L，鎢酸鈉15g/L，表面活性劑S6g/L的水溶液;封閉條件PH值8. 5 10. 5 ;磁場最大為0. 2T，最小為0. 05T,占空比為0. 5，封閉時間12s。
3.如權利要求I所述的鋁合金陽極氧化膜的制備及封閉工藝，其特征在于，所述封閉液各組分的含量分別為硫酸鎳3g/L，氨基磺酸鈷10g/L，鎢酸鈉15g/L，表面活性劑S6g/L的水溶液;封閉條件PH值8. 5 10. 5 ;磁場最大為0. 2T，最小為0. 05T,占空比為0. 4，封閉時間10s。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁合金陽極氧化膜的制備及磁場輔助封閉方法，其特征在于，包括以下步驟首先在堿性溶液中(80g/L～120g/LNaOH和70～100g/LNa2CO3的混合溶液)對鋁合金件進行表面去油污；在中性清洗劑中浸泡除油10～15分鐘；在體積比為1∶3的HCl和H2SO4的混合溶液中酸洗5～10秒。采用混合有機酸溶液進行陽極氧化，最后在一定大小的磁場下對陽極氧化膜進行封閉。封閉條件為pH值為8.5～10.5。磁場采用間隙式，在室溫下封閉10～20s。本發(fā)明制備的陽極氧化膜厚度均勻，節(jié)能環(huán)保，膜層結合力強，抗腐蝕性能強，操作簡單、易于工業(yè)化。
文檔編號C25D11/06GK102703951SQ20121008603
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權日2012年3月23日
發(fā)明者丁滄海, 余云丹, 衛(wèi)國英, 周宏儒, 孟祥鳳, 葛洪良 申請人:中國計量學院, 杭州堅迪金屬表面技術有限公司