一種壓鑄鋁合金的高效節(jié)能陽極氧化處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋁合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓鑄鋁合金的高效節(jié)能陽極 氧化處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 壓鑄鋁合金由于具有重量輕、強度高、成形性好、價格適中、回收利用率高等優(yōu)點， 被廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天等領(lǐng)域。但是由于其他合金元素的存在，增加了合金的腐蝕敏 感性，在大氣環(huán)境下容易發(fā)生腐蝕而被破壞，需要對其進行表面處理。
[0003] 陽極氧化技術(shù)是目前運用最為成功與廣泛的一項表面處理技術(shù)。其工藝簡單、經(jīng) 濟環(huán)保，制得的氧化膜具有良好的耐蝕性以及耐磨性，是鋁合金主要的表面處理方式。但是 鑄造鋁合金由于硅含量較高，容易造成硅的偏析，阻礙電流的暢通，使用常規(guī)的陽極氧化技 術(shù)難以獲得性能優(yōu)良的氧化膜。
[0004] 對比現(xiàn)有的鑄造鋁合金陽極氧化處理方法，發(fā)現(xiàn)還存在如下一些問題：（1)在常 溫條件下，鑄造鋁合金的陽極氧化成膜速度較低。在現(xiàn)有的技術(shù)中，常溫下，最高的成膜速 度為0. 833iim/min;而變形鋁合金在常溫下的陽極氧化成成膜速度大部分都大于Iiim/ min。這說明鑄造鋁合金陽極氧化的效率比較低。（2)特殊的硬質(zhì)陽極氧化，通常電流密度 較高，并且要求在5°C以下進行陽極氧化，該方法雖然增大了成膜速度（最大可達2. 33ym/ min)，但由于對溫度的要求比較高，增加了能耗，不利于鑄造鋁合金陽極氧化的生產(chǎn)利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，進一步拓展壓鑄鋁合金在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用， 特別是在3C產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用，本發(fā)明的目的在于提供一種壓鑄鋁合金的高效節(jié)能陽極氧 化處理方法。該方法在提高成膜速度的同時擴大了陽極氧化的反應(yīng)溫度范圍，從而達到高 效節(jié)能的目的。
[0006] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] -種壓鑄鋁合金的高效節(jié)能陽極氧化處理方法，具體包括以下步驟：
[0008] (1)預(yù)處理：
[0009] 將壓鑄鋁合金進行磨樣、除油、堿蝕、去灰處理，得到預(yù)處理的壓鑄鋁合金；每一步 完成后需要用去離子水進行清洗；
[0010] (2)陽極氧化處理：
[0011] 將步驟（1)中預(yù)處理的鑄造鋁合金作為陽極，石墨片作為陰極，置于復(fù)合電解液 中，在常溫下采用直流脈沖電源進行陽極氧化，得到負(fù)載有陽極氧化膜的壓鑄鋁合金；
[0012] (3)封孔：
[0013] 將負(fù)載有陽極氧化膜的壓鑄鋁合金置于蒸餾水中，對氧化膜進行熱水封閉，得到 封孔的陽極氧化膜。
[0014] 本發(fā)明制備的經(jīng)過封孔處理的陽極氧化膜致密均勻，膜層厚度達到35-40iim，陽 極氧化的成膜速率為I. 167-1. 333ym/min。
[0015] 所述磨樣是指將壓鑄鋁合金依次按照型號為180#、360#、600#、800#、1000#的砂 紙進行濕磨；所述除油是指將經(jīng)過磨樣的壓鑄鋁合金置于丙酮中超聲清洗6~15min。
[0016] 所述堿蝕是指采用堿性溶液對壓鑄鋁合金進行腐蝕，所述堿性溶液為40-60g/L 的NaOH的水溶液，所述堿蝕的溫度為40-60°C，所述堿蝕的時間為2-3min。
[0017] 所述去灰處理是指采用酸性混合液對壓鑄鋁合金進行處理，所述酸性混合液為HF 溶液與1^03溶液的混合溶液，所述去灰處理的溫度為室溫，去灰處理的時間為3~5秒。所 述HF溶液的質(zhì)量濃度為40 %，所述HNO3溶液的質(zhì)量濃度為65 %;所述HF溶液與HNO3溶液 的體積比為（1:9)~（1:3)。
[0018] 步驟（1)中所述壓鑄鋁合金為Al-Si型壓鑄鋁合金，Si的質(zhì)量含量為4~12%。
[0019] 步驟（2)中所述陽極氧化的時間為20~40min，優(yōu)選30min。
[0020] 步驟（2)中所述復(fù)合電解液的組成為：硫酸130-160g/L，草酸3-5g/L，硫酸鋁 2-4g/L，酒石酸10-30g/L，乙二醇10-30g/L;所述陽極氧化時電參數(shù)為：電流密度2-3A/dm2,頻率 300-400HZ，占空比為 30-60%。
[0021] 步驟⑶中所述蒸餾水的溫度為95°C~100°C;所述熱水封閉40~60min，優(yōu)選 為 50min〇
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點及有益效果：
[0023] (1)本發(fā)明制備的陽極氧化膜致密均勻，膜層厚度達到35-40ym，成膜速率 高（1. 167-1. 333ym/min)，優(yōu)于目前壓鑄鋁合金傳統(tǒng)陽極氧化工藝最高的成膜速率 (0. 833ym/min)，達到了變形鋁合金的陽極氧化水平；同時，該速率也接近了壓鑄鋁合金硬 質(zhì)陽極氧化處理工藝的成膜速率；
[0024] (2)本發(fā)明的陽極氧化處理方法所使用的電流密度小，且反應(yīng)溫度為常溫，因此能 耗遠(yuǎn)低于硬質(zhì)陽極氧化工藝；
[0025] (3)本發(fā)明制備的封孔后的陽極氧化膜耐蝕性能好。
【附圖說明】
[0026] 圖1為實施例1制備的封孔陽極氧化膜的SEM圖；
[0027] 圖2為實施例1制備的封孔陽極氧化膜的XRD圖；
[0028] 圖3為實施例1與對比實施例1的陽極氧化電壓隨時間的變化圖，其中#1代表實 施例1的曲線，#2代表對比實施例1的曲線；
[0029] 圖4為實施例1與對比實施例1的陽極氧化電壓隨時間的變化圖，其中#1代表實 施例1的曲線，#2代表對比實施例1的曲線；
[0030] 圖5為實施例1與對比實施例1陽極氧化電解液溫度隨時間的變化圖，其中#1代 表實施例1的曲線，#2代表對比實施例1的曲線；
[0031] 圖6為對比實施例2制備的封孔陽極氧化膜的SEM圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。 實施例中選取的壓鑄鋁合金為A356鋁合金，硅含量為6. 5-7. 5 %。
[0033] 實施例I
[0034] 一種壓鑄鋁合金的高效節(jié)能陽極氧化處理方法，具體包括以下步驟：
[0035] (1)預(yù)處理：
[0036] 將壓鑄鋁合金依次按照型號為180#、360#、600#、800#、1000#的砂紙進行濕磨，獲 得干凈平整、較為光潔的銀色表面；用水清洗后，置于丙酮溶液中超聲波清洗IOmin進行除 油；用水清洗后，將除油的壓鑄鋁合金置于60g/L的NaOH溶液中于50°C腐蝕反應(yīng)2min，用 水清洗，再置于HF與圓03的混合液中（40wt%HF溶液與65wt%HNO3溶液的體積比為1:9) 在室溫下去灰處理5秒，得到預(yù)處理的壓鑄鋁合金，其具有非常亮的銀灰色表面；
[0037] (2)陽極氧化處理：
[0038] 將預(yù)處理好的鑄造鋁合金作為陽極，石墨片作為陰極，置于復(fù)合電解液中，在常溫 下采用直流脈沖電源進行陽極氧化30min，得到陽極氧化膜；所述復(fù)合溶液配方為：硫酸 150g/L，草酸4g/L，硫酸鋁3g/L，酒石酸15g/L，乙二醇15g/L;所述陽極氧化具體電參數(shù)為： 電流密度2. 3A/dm2,頻率350Hz，占空比為60%;
[0039] (3)封孔：
[0040] 將負(fù)載有陽極氧化膜的壓鑄鋁合金置于95°C的蒸餾水中（沸水封孔），對氧化膜 進行熱水封閉50min，得到封孔的陽極氧化膜。
[0041] 本發(fā)明制備的陽極氧化膜的成膜速率約為1. 23ym/min，封孔的陽極氧化膜耐點 滴時間為33min。
[0042] 本實施例所制備的封孔陽極氧化膜的膜層結(jié)構(gòu)表征如圖1所示、物相分析如圖2 所述。圖1為膜層結(jié)構(gòu)的SEM圖，從圖中可以觀察到直流陽極氧化法制備的膜層厚度約為 37ym(封孔并不改變陽極氧化膜的膜層厚度，封孔前后膜的厚度相同），且膜層致密均勻。
[0043]圖2為本實施例所制備的封孔陽極氧化膜的XRD圖。封孔前后氧化膜的XRD分析 相同。從圖中可知，通過對膜層進行物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)卡片對比以及半定量成分分析發(fā)現(xiàn)，膜層表面 存在著未能氧化的Si，且Si總含量不足3wt%，另外由于氧化膜的成分大多為非晶態(tài)的氧 化鋁，所以圖譜中沒有明顯的氧化鋁衍射峰，但在較低度數(shù)范圍內(nèi)有類似饅頭峰的峰型。
[0044] 實施例2
[0045] 一種壓鑄鋁合金的高效節(jié)能陽極氧化處理方法，具體包括以下步驟：
[0046] (1)預(yù)處理：
[0047] 將壓鑄鋁合金依次按照型號為180#、360#、600#、800#、1000#的砂紙進行濕磨，獲 得干凈平整、較為光潔的銀色表面；用水清洗后，置于丙酮溶液中超聲波清洗IOmin進行除 油；用水清洗后，將