鋁合金表面處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及鋁合金表面處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]表面技術(shù)主要是通各種方法或途徑來改變金屬表面或非金屬表面的形態(tài)、化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)，提高材料抵御環(huán)境能力和賦予材料表面功能特性，以滿足人類各種需要的一項(xiàng)技術(shù)。表面技術(shù)不僅是一門廣博精深和具有極高使用價值的基礎(chǔ)技術(shù)，還是新興的邊緣性科學(xué)，在學(xué)術(shù)上豐富了材料科學(xué)、冶金學(xué)、電子學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等科學(xué)，開辟了新興的研究領(lǐng)域。表面技術(shù)是產(chǎn)品加工工藝的需要工序之一，先進(jìn)的表面技術(shù)，對于各類產(chǎn)品，能起到改善產(chǎn)品質(zhì)量、增加花色產(chǎn)品、提高產(chǎn)品附加值，對拓寬國內(nèi)外市場有著重要意義。
[0003]社會主義市場經(jīng)濟(jì)條件下的產(chǎn)品競爭，關(guān)鍵在于技術(shù)競爭，而工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，對各種設(shè)備零部件表面性能的要求越來越高，特別是在高速度、高溫、高壓、重載，腐蝕介質(zhì)條件下工作的零件，其材料的破壞往往自表面損壞造成整個零件失敗，最終導(dǎo)致設(shè)備停產(chǎn)。因此，改善材料的表面性能，會有效的延長使用壽命、節(jié)約能源、提高生產(chǎn)力、減少環(huán)境污染，表面技術(shù)的最大優(yōu)勢就是能夠以多種方法制備出優(yōu)于本體材料性能的表面功能薄層，使零件具有了比本體材料更高的耐蝕性，耐磨性、抗腐蝕性和耐商溫性等。采用表面技術(shù)的平均效益高達(dá)5 — 20倍以上，表面技術(shù)能直接針對許多重金屬零部件的失效原因，實(shí)行局部表面強(qiáng)化、修復(fù)、預(yù)保護(hù).以達(dá)到延長使用壽命或者重新回復(fù)使用價值的目的。若再考慮在能源、原材料和停機(jī)等方面節(jié)約的費(fèi)用，其經(jīng)濟(jì)價值和社會價值更是顯而易見。表面技術(shù)具備了先進(jìn)制造技術(shù)最基本的特征，即:優(yōu)質(zhì)、高效、低耗，因此它本身不僅屬于先進(jìn)制造技術(shù)。而且其研究、推廣和應(yīng)用將為先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展提供必要的工藝支持。
[0004]表面技術(shù)有著廣泛的涵義，綜合看來，大致可以分為以下幾個部分:
[0005](I)表面技術(shù)的基礎(chǔ)和應(yīng)用理論。
[0006](2)表面加工技術(shù)。
[0007](3)表面分析和測試技術(shù)。
[0008](4)表面工程技術(shù)設(shè)計。
[0009]表面覆蓋技術(shù)設(shè)計的范圍很廣，包括電鍍、電腐蝕、真空鍍、化學(xué)鍍、熱噴鍍、涂裝、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜等方面。它在裝飾性方面能賦予產(chǎn)品豐富的色彩，提高產(chǎn)品的外觀質(zhì)量；它在保護(hù)性方面能提高產(chǎn)品的耐蝕性而延長使用壽命；它在功能性方面能提高產(chǎn)品耐磨性、導(dǎo)電性、反射率、耐熱性、潤滑性、焊接性等特殊功能。
[0010]表面技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用
[0011]表面技術(shù)的使用，自古至今已經(jīng)經(jīng)歷了幾千年或者更長的歲月，每項(xiàng)表面技術(shù)的形成都有著許多的實(shí)驗(yàn)和失敗。隨著近幾十年的經(jīng)濟(jì)和科技的迅猛發(fā)展，表面技術(shù)也有了很大程度上的改進(jìn)，其應(yīng)用也越來越廣泛。
[0012]當(dāng)前，表面技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為利用有關(guān)現(xiàn)代物理化學(xué)、金屬學(xué)等方面新技術(shù)的邊緣性綜合技術(shù)。正在形成一個重要的現(xiàn)代化科學(xué)體系，先進(jìn)國家的表面處理都向低能源、低污染、高質(zhì)量、低成本、多花色、功能性電鍍等方面發(fā)展，并在電鍍設(shè)備、電鍍添加劑等方面均己形成系列。近年來，我國在低溫去油、提高防護(hù)裝飾性鍍層的防銹性能、開發(fā)新的鍍層、擴(kuò)大功能鍍層的應(yīng)用、電鍍與涂裝相結(jié)合，貴金屬電鍍、干法鍍、涂裝新工藝方面也作了不少工作，表面處理工藝技術(shù)日益蓬勃發(fā)展，將鋁及鋁合金置于適當(dāng)?shù)碾娊庖?一般酸性電解液)中作為陽極進(jìn)行通電處理，此理過程稱為陽極氧化。經(jīng)過陽極氧化，鋁表面能生成厚度為幾個至幾百微米的氧化膜，這層氧化膜是多孔蜂窩狀的，改變電解液和工藝條件，就能得到不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的陽極氧化膜。
[0013]陽極氧化膜的分類
[0014]陽極氧化膜根據(jù)其應(yīng)用和膜的特性可以分為以下幾種類型。
[0015](I)防護(hù)性膜。主要用于提高鋁制品的耐腐蝕性，并具有一定的抗污染能力，無裝飾性的特殊要求。
[0016](2)防護(hù)一裝飾性膜。陽極氧化生成的透明膜，可以著色處理，能得到鮮艷的各種顏色，也能得到與瓷質(zhì)相似的瓷質(zhì)氧化膜。
[0017](3)耐磨性膜。包括硬質(zhì)氧化膜，用于提高制品表面的耐磨性，這種氧化膜層較厚，一般也具有相當(dāng)?shù)哪透g性。
[0018](4)電絕緣膜。表面呈致密狀，又叫阻擋型氧化膜，有很好的電絕緣型和有高的介電常數(shù)，可作電解電容的介質(zhì)材料。
[0019](5)油漆底層膜。由于氧化膜具有多孔性和良好的吸附特性，能使漆膜或有機(jī)膜與鋁基體牢固結(jié)合。
[0020]為了正確選用有效的防腐蝕方法，從根本上說，一方面要了解具體腐蝕過程的控制因素，另一方面要了解各種防腐蝕方法按其控制腐蝕的作用性質(zhì)的分類，以便針對腐蝕過程的控制因素選用那些能進(jìn)一步增強(qiáng)此種控制程度的防腐蝕方法。就是說，要使該防腐蝕方法控制腐蝕的作用性質(zhì)同腐蝕過程的控制因素相一致才會取得最好的防腐蝕效果。
[0021](I)對于由熱力學(xué)穩(wěn)定性控制的腐蝕過程:可采用貴金屬或半貴金屬，或往合金中加入合金元素以提高合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性，也可以采用完全抑制腐蝕反應(yīng)(陰、陽極反應(yīng)都抑制)的一切措施，包括用涂層完全隔絕金屬與環(huán)境介質(zhì)的接觸，也包括從溶液中完全去除H+、溶氧等去極化劑，因?yàn)楹蠖咭矊儆谔岣唧w系得熱力學(xué)穩(wěn)定性的方法之列。
[0022](2)對于陽極控制的腐蝕過程:可以選用那些更容易鈍化的合金或往合金中加入陰極性合金元素(例如Pd)以促進(jìn)陽極鈍化，使之實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的鈍化。此外，也可以往介質(zhì)中添加陽極性緩蝕劑，或施加陽極保護(hù)，以進(jìn)一步增強(qiáng)腐蝕過程的陽極控制程度，減輕腐蝕。
[0023](3)對于陰極控制的腐蝕過程:應(yīng)該采取進(jìn)一步增強(qiáng)陰極控制的措施，主要是使用陰極性緩蝕劑或施加陰極保護(hù)，也可以采用純化金屬與合金的辦法以減少合金中的陰極性雜質(zhì)或夾雜物，或者使用含析氫過電位高的合金元素的合金以控制析氫腐蝕。
[0024]鋁及鋁合金陽極氧化機(jī)理
[0025]鋁及鋁合金陽極氧化過程中作為陽極，陰極只起到了導(dǎo)電和析氫的作用。當(dāng)鋁合金元素或雜質(zhì)元素溶于電解液中后，有可能在陰極上還原析出。常見的電解液為酸性，一般主要成分為含氧酸。進(jìn)行陽極氧化時，陽極的電極反應(yīng)是水放電析出原子氧，原子氧有很強(qiáng)的氧化能力，它與陽極上的鋁作用生成氧化物，并放出大量的熱。由于氧化膜的化學(xué)性質(zhì)具有兩重性，即在酸性溶液中呈堿性，在堿性溶液中呈酸性，因此，在氧化膜的生長、厚度增厚的同時也伴隨著氧化膜的溶解，并且溶解反應(yīng)的作用越來越明顯。氧化鋁生成與溶解是同時進(jìn)行的，如果是足夠長的時間，生成的氧化膜會完全溶于電解液中，因此氧化膜是表面來不及溶解的氧化鋁，只有當(dāng)氧化鋁的生成速度大于溶解速度是，氧化膜才能不斷增厚。陽極氧化一開始，工件表面立即生成一層致密的具有很高絕緣性的氧化鋁。厚度為0.1—lym，稱為阻擋層。隨著氧化膜的生成，電解液對膜的溶解作用也就開始了。由于膜不均勻，膜薄的地方首先被電壓擊穿，局部發(fā)熱，氧化膜加速溶解，形成了孔隙，即生成了多孔層。電解液通過孔隙到達(dá)工件表面，使反應(yīng)不斷進(jìn)行。由于氧化膜的生成，又伴有氧化膜的溶解，反復(fù)進(jìn)行。部分氧化膜在電解液中溶解將有助于與氧化膜的繼續(xù)生成。否則，因?yàn)檠趸さ碾娊^緣性將阻止電流的通過，而使氧化膜的生成停止。
[0026]氧化膜的生長過程包括二個相輔相成的方面:膜的電化學(xué)生成過程與膜的化學(xué)溶解過程，兩者缺一不可。并且膜的生長過程必須大于膜的溶解過程，才能獲得足夠厚度的氧化膜。但是究竟是氧離子遷移通過阻擋層到達(dá)基體進(jìn)行反應(yīng)，還是鋁離子遷移通過阻擋層到達(dá)膜層一溶液界面處進(jìn)行反應(yīng)呢？很多學(xué)者認(rèn)為，膜的生長發(fā)生在阻擋層一基體界面處，即認(rèn)為遷移通過阻擋層的是氧離子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0027]本發(fā)明的目的在于提出一種鋁合金表面處理工藝。
[0028]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0029]一種鋁合金表面處理工藝，從鋁板帶開始，經(jīng)過該工藝處理的鋁合金板材下線后可直接組裝產(chǎn)品，包括:開卷——沖壓成型——油清洗——超聲波脫脂處理——清水漂洗——表面處理——清水噴淋漂洗——熱風(fēng)循環(huán)烘干。油清洗包括油清洗系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)和真空系統(tǒng)，其中，油清洗系統(tǒng)使用專用油作為清洗液。表面處理采用陽極氧化處理，表面色澤呈亮白色。清水漂洗水溫70度——90度，水壓2MPa。
【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例1
[0031]一種鋁合金表面處理工藝，從鋁板帶開始，經(jīng)過該工藝處理的鋁合金板材下線后可直接組裝產(chǎn)品，包括:開卷——沖壓成型——油清洗——超聲波脫脂處理——清水漂洗——表面處理——清水噴淋漂洗——熱風(fēng)循環(huán)烘干。油清洗包括油清洗系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)和真空系統(tǒng)，其中，油清洗系統(tǒng)使用專用油作為清洗液。表面處理采用陽極氧化處理，表面色澤呈亮白色。清水漂洗水溫70度——90度，水壓2MPa。
[0032]陽極氧化液為磷酸100g/L，硫酸5g/L。
[0033]實(shí)施例2
[0034]一種鋁合金表面處理工藝，從鋁板帶開始，經(jīng)過該工藝處理的鋁合金板材下線后可直接組裝產(chǎn)品，包括:開卷——沖壓成型——高壓水清洗——超聲波脫脂處理——清水漂洗——表面處理——清水噴淋漂洗——熱風(fēng)循環(huán)烘干。高壓水清洗包括高壓清洗、脫脂和漂洗，脫脂將水溫加熱到45度，用脫脂劑對表面噴淋刷洗。表面處理采用陽極氧化處理，表面色澤呈亮白色。清水漂洗水溫70度——90度，水壓2MPa。
[0035] 陽極氧化液為磷酸200g/L，硫酸25g/L。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋁合金表面處理工藝，其特征在于從鋁板帶開始，經(jīng)過該工藝處理的鋁合金板材下線后可直接組裝產(chǎn)品，包括:開卷一沖壓成型一油清洗一超聲波脫脂處理一清水漂洗——表面處理——清水噴淋漂洗——熱風(fēng)循環(huán)烘干。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的油清洗包括油清洗系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)和真空系統(tǒng)，其中，油清洗系統(tǒng)使用專用油作為清洗液。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的表面處理采用陽極氧化處理，表面色澤呈亮白色，陽極氧化液為磷酸100-200g/L，硫酸5-25g/L。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的清水漂洗水溫70度——90度，水壓 2MPa。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁合金表面處理工藝，從鋁板帶開始，經(jīng)過該工藝處理的鋁合金板材下線后可直接組裝產(chǎn)品，包括：開卷——沖壓成型——油清洗——超聲波脫脂處理——清水漂洗——表面處理——清水噴淋漂洗——熱風(fēng)循環(huán)烘干。油清洗包括油清洗系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)和真空系統(tǒng)，油清洗系統(tǒng)使用專用油作為清洗液。表面處理采用陽極氧化處理，表面色澤呈亮白色。清水漂洗水溫70度—90度，水壓2MPa。該工藝流程簡單，表面殘油量小，耐腐蝕性能好，色澤均勻、一致。
【IPC分類】C25D11/16, C25D11/04, C25D11/08
【公開號】CN105586620
【申請?zhí)枴緾N201410573422
【發(fā)明人】張明
【申請人】無錫華冶鋼鐵有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2014年10月23日