鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝，其包括以下步驟：先對(duì)鋁合金工件表面進(jìn)行脫脂、水洗處理，然后放入電解液中進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理，最后用清水洗凈，烘干；所述每升電解液中包括以下組分：硫酸150-180g，鋁離子5-15g；所述陽極氧化處理步驟如下：控制電解液溫度為18-21℃，氧化電壓為14-18V，先用低電流密度1-2A/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化12-15min，再用高電流密度5-7A/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化80-100min。本發(fā)明鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝在常溫下進(jìn)行，省去了對(duì)電解液進(jìn)行降溫的繁瑣步驟，節(jié)材節(jié)能，處理后的鋁合金硬質(zhì)陽極氧化膜的厚度為280-300μm時(shí)，仍然具有高硬度和高密度，大大提高了硬質(zhì)鋁合金表面的耐磨性和耐腐蝕性。
【專利說明】鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝，屬于鋁合金表面處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金的硬質(zhì)陽極氧化處理主要用于工程或軍事目的，它既適用于變形鋁合金，也可用于壓鑄造合金零件部件。硬質(zhì)陽極氧化膜一般要求厚度為25-150um，大部分硬質(zhì)陽極氧化膜的厚度為50-80um，膜厚小于25um的硬質(zhì)陽極氧化膜，用于齒鍵和螺線等使用場(chǎng)合的零部件，耐磨或絕緣用的陽極氧化膜厚度約為50um，在某些特殊工藝條件下，要求生產(chǎn)厚度為125um以上的硬質(zhì)陽極氧化膜，但一般來說陽極氧化膜越厚，其外層的顯微硬度越低，膜層表面的粗糙度越高。
[0003]目前生產(chǎn)厚度為125um以上的硬質(zhì)陽極氧化膜，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣的處理工藝是低溫的硫酸硬質(zhì)陽極氧化工藝，這種工藝一般是選用硫酸溶液或添加有機(jī)酸，如草酸、氨基磺酸等的硫酸溶液，為保證膜層的硬度、耐磨性和膜厚達(dá)到要求，電解液的工作溫度必須保持在5°C以下，需要采用人工強(qiáng)制冷卻和壓縮空氣攪拌等方法排放處理過程中產(chǎn)生的熱量，否則膜層容易起粉或零件邊角處出現(xiàn)燒蝕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝，該工藝通過對(duì)電解液配方進(jìn)行改進(jìn)，并調(diào)整陽極氧化工藝參數(shù)，使得電解液的工作溫度保持在常溫，即可避免出現(xiàn)局部溫度升高，膜層容易起粉或零件邊角處燒蝕等氧化膜弊病，而且氧化膜層的硬度、耐腐蝕性和膜厚均達(dá)到要求。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是:
[0006]一種鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝，包括以下步驟:
[0007]先對(duì)鋁合金工件表面進(jìn)行脫脂、水洗處理，然后將處理后的鋁合金工件放入電解液中進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理，最后用清水洗凈，烘干；
[0008]所述每升電解液中包括以下組分:硫酸150_180g，鋁離子5_15g ；
[0009]所述陽極氧化處理步驟如下:控制電解液溫度為18_21°C，氧化電壓為14-18V，先用低電流密度l_2A/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化12-15min，再用高電流密度5_7A/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化80_100min。
[0010]優(yōu)選的，所述每升電解液中還包括以下組分:乳酸15-20g，檸檬酸22g，草酸5-6g，三乙醇胺8-10g。
[0011]進(jìn)一步優(yōu)選，所述每升電解液中還包括以下組分:硅酸鈉12-15g。
`[0012]更進(jìn)一步優(yōu)選，所述每升電解液由以下組分組成:硫酸160g，鋁離子10g，乳酸16g，檸檬酸22g，草酸6g，三乙醇胺Sg，硅酸鈉15g，其余為蒸餾水。
[0013]優(yōu)選的，所述每升電解液中還包括以下組分:草酸8-10g，酒石酸15_20g，甘油10-15g。[0014]進(jìn)一步優(yōu)選，所述每升電解液中還包括以下組分:硫酸鎳6_8g。
[0015]更進(jìn)一步優(yōu)選，所述每升電解液由以下組分組成:硫酸150g，鋁離子10g，草酸Sg，酒石酸16g，甘油12g，硫酸鎳6g，其余為蒸餾水。
[0016]優(yōu)選的，所述脫脂步驟在脫脂槽中進(jìn)行，脫脂槽中存放有質(zhì)量百分比濃度為2%_3%酸性脫脂劑，脫脂時(shí)間為1-3分鐘。
[0017]優(yōu)選的，陽極氧化處理工藝還包括堿蝕步驟，堿蝕步驟在對(duì)鋁合金工件進(jìn)行脫脂后進(jìn)行，堿蝕步驟中每1000L槽液包括以下重量成分:平光堿蝕劑5-6Kg,氫氧化鈉50-60Kg。
[0018]優(yōu)選的，所述堿蝕步驟如下:先控制槽液溫度為40_45°C，在此溫度下堿蝕1-3分鐘；然后將槽液溫度升至50-55°C，并在此溫度下堿蝕20-30分鐘。
[0019]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
[0020]本發(fā)明鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝在常溫下進(jìn)行，省去了對(duì)電解液進(jìn)行降溫的繁瑣步驟，節(jié)材節(jié)能，處理后的鋁合金硬質(zhì)陽極氧化膜的厚度為280-300 y m時(shí)，仍然具有高硬度和高密度，大大提高了硬質(zhì)鋁合金表面的耐磨性和耐腐蝕性，另外硬質(zhì)陽極氧化過程中對(duì)氧化膜的溶蝕很少，成膜速度快，并且電解液不會(huì)因鋁離子的增加而報(bào)廢，壽命長(zhǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
[0022]實(shí)施例1
[0023]先對(duì)鋁合金工件表面進(jìn)行脫脂、水洗處理，然后將處理后的鋁合金工件放入電解液中進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理，最后用清水洗凈，烘干。
[0024]所述每升電解液由以下組分組成:硫酸180g，鋁離子5g，其余為蒸餾水。
[0025]所述陽極氧化處理步驟如下:控制電解液溫度為18°C，氧化電壓為14V，先用低電流密度2A/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化12min，再用高電流密度7A/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化IOOmin0
[0026]實(shí)施例2
[0027]先對(duì)鋁合金工件表面進(jìn)行脫脂、水洗處理，然后將處理后的鋁合金工件放入電解液中進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理，最后用清水洗凈，烘干。
[0028]所述每升電解液由以下組分組成:硫酸150g，鋁離子15g，其余為蒸餾水。
[0029]所述陽極氧化處理步驟如下:控制電解液溫度為21°C，氧化電壓為18V，先用低電流密度IA/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化15min,再用高電流密度5A/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化80min。
[0030]實(shí)施例3
[0031 ] 所述每升電解液由以下組分組成:硫酸150g，鋁離子15g，乳酸15g，檸檬酸22g，草酸6g，三乙醇胺Sg，其余為蒸餾水。
[0032]其余同實(shí)施例1。
[0033]實(shí)施例4
[0034]所述每升電解液由以下組分組成:硫酸160g，鋁離子10g，乳酸20g，檸檬酸22g，草酸5g，三乙醇胺10g，其余為蒸餾水。[0035]其余同實(shí)施例2。
[0036]實(shí)施例5
[0037]所述每升電解液由以下組分組成:硫酸170g，鋁離子Sg，乳酸20g，檸檬酸22g，草酸6g，三乙醇胺10g，其余為蒸餾水。
[0038]其余同實(shí)施例2。
[0039]實(shí)施例6
[0040]先對(duì)鋁合金工件表面進(jìn)行脫脂、水洗處理，然后將處理后的鋁合金工件放入電解液中進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理，最后用清水洗凈，烘干。
[0041 ] 所述每升電解液由以下組分組成:硫酸160g，鋁離子10g，乳酸16g，檸檬酸22g，草酸6g，三乙醇胺Sg，硅酸鈉15g，其余為蒸餾水。
[0042]所述陽極氧化處理步驟如下:控制電解液溫度為20°C，氧化電壓為16V，先用低電流密度2A/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化12min，再用高電流密度7A/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化IOOmin0
[0043]實(shí)施例7
[0044]所述每升電解液由以下組分組成:硫酸150g，鋁離子10g，乳酸20g，檸檬酸22g，草酸6g，三乙醇胺10g，硅酸鈉12g，其余為蒸餾水。
[0045]其余同實(shí)施例6。
[0046]實(shí)施例1-7中脫脂步驟在脫脂槽中進(jìn)行，脫脂槽中存放有質(zhì)量百分比濃度為2%-3%酸性脫脂劑溶液，脫脂時(shí)間為1-3分鐘。所述酸性脫脂劑溶液為碳酸鈉和/或磷酸鈉溶液。
[0047]實(shí)施例8
[0048]先對(duì)鋁合金工件表面進(jìn)行脫脂、堿蝕、水洗處理，然后將處理后的鋁合金工件放入電解液中進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理，最后用清水洗凈，烘干。
[0049]所述每升電解液由以下組分組成:硫酸180g，鋁離子5g，草酸Sg，酒石酸16g，甘油12g，其余為蒸餾水。
[0050]所述陽極氧化處理步驟如下:控制電解液溫度為18°C，氧化電壓為14V，先用低電流密度2A/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化12min，再用高電流密度7A/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化IOOmin0
[0051]所述脫脂槽中存放有質(zhì)量百分比濃度為2%的碳酸鈉溶液，脫脂時(shí)間為1-3分鐘。
[0052]所述堿蝕步驟中每1000L槽液包括以下重量成分:市場(chǎng)上購得的HG-AL46平光堿蝕劑5Kg，氫氧化鈉60Kg。堿蝕步驟如下:先控制槽液溫度為45°C，在此溫度下堿蝕3分鐘；然后將槽液溫度升至50°C，并在此溫度下堿蝕20分鐘。
[0053]實(shí)施例9
[0054]先對(duì)鋁合金工件表面進(jìn)行脫脂、堿蝕、水洗處理，然后將處理后的鋁合金工件放入電解液中進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理，最后用清水洗凈，烘干。
[0055]所述每升電解液由以下組分組成:硫酸180g，鋁離子5g，草酸10g，酒石酸20g，甘油15g,其余為蒸懼水。
[0056]所述陽極氧化處理步驟如下:控制電解液溫度為18°C，氧化電壓為14V，先用低電流密度2A/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化12min，再用高電流密度7A/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化IOOmin0
[0057]所述脫脂槽中存放有質(zhì)量百分比濃度為2%的碳酸鈉溶液，脫脂時(shí)間為1-3分鐘。
[0058]所述堿蝕步驟中每1000L槽液包括以下重量成分:市場(chǎng)上購得的HG-AL46平光堿蝕劑6Kg，氫氧化鈉50Kg。堿蝕步驟如下:先控制槽液溫度為40°C，在此溫度下堿蝕3分鐘；然后將槽液溫度升至55 °C，并在此溫度下堿蝕30分鐘。
[0059]實(shí)施例10
[0060]所述每升電解液由以下組分組成:硫酸180g，鋁離子5g，草酸9g，酒石酸20g，甘油12g，硫酸鎳6g，其余為蒸餾水。
[0061]其余同實(shí)施例9。
[0062]實(shí)施例11
[0063]先對(duì)鋁合金工件表面進(jìn)行脫脂、堿蝕、水洗處理，然后將處理后的鋁合金工件放入電解液中進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理，最后用清水洗凈，烘干。
[0064]所述每升電解液由以下組分組成:硫酸150g，鋁離子10g，草酸Sg，酒石酸16g，甘油12g，硫酸鎳6g，其余為蒸餾水。
[0065]所述陽極氧化處理步驟如下:控制電解液溫度為20°C，氧化電壓為16V，先用低電流密度2A/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化12min,再用高電流密度5A/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化80min。
[0066]所述脫脂槽中存放有質(zhì)量百分比濃度為2%的碳酸鈉溶液，脫脂時(shí)間為1-3分鐘。
`[0067]所述堿蝕步驟中每1000L槽液包括以下重量成分:市場(chǎng)上購得的HG-AL46平光堿蝕劑5Kg，氫氧化鈉60Kg。堿蝕步驟如下:先控制槽液溫度為40°C，在此溫度下堿蝕3分鐘；然后將槽液溫度升至50°C，并在此溫度下堿蝕30分鐘。
[0068]對(duì)實(shí)施例1-11中制得的鋁合金硬質(zhì)陽極氧化膜的厚度、硬度及耐腐蝕性能進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如下表1。
[0069]采用HV-1000型顯微硬度計(jì)(上海泰明光學(xué)儀器有限公司)測(cè)定氧化膜層的硬度，測(cè)試載荷為100g，加載時(shí)間為10s，分別測(cè)試5個(gè)不同區(qū)域，去掉最大值和最小值后取平均值。
[0070]采用用點(diǎn)滴腐蝕實(shí)驗(yàn)測(cè)試氧化膜層耐腐蝕性能，點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)所用的溶液成分為:鹽酸25ml，密度為1.19g/ml，重鉻酸鉀3g，蒸餾水75ml。溶液pH為1_2，呈強(qiáng)酸性。在試樣待測(cè)表面上滴一滴溶液，觀察表面液滴顏色的變化。耐腐蝕性的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)為:記錄表面液滴由開始滴加到從黃變綠所需的時(shí)間，時(shí)間越長(zhǎng)表示膜層耐腐蝕性越佳。
[0071]表1
[0072]
【權(quán)利要求】
1.一種鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝，其特征在于包括以下步驟: 先對(duì)鋁合金工件表面進(jìn)行脫脂、水洗處理，然后將處理后的鋁合金工件放入電解液中進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理，最后用清水洗凈，烘干； 所述每升電解液中包括以下組分:硫酸150-180g，鋁離子5-15g ； 所述陽極氧化處理步驟如下:控制電解液溫度為18-21°C，氧化電壓為14-18V，先用低電流密度l_2A/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化12-15min，再用高電流密度5_7A/dm2進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化 80_100min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝，其特征在于，所述每升電解液中還包括以下組分:乳酸15_20g,檸檬酸22g,草酸5-6g,三乙醇胺8-10g。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝，其特征在于，所述每升電解液中還包括以下組分:娃酸鈉12-15g。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝，其特征在于，所述每升電解液由以下組分組成:硫酸160g，鋁離子10g，乳酸16g，檸檬酸22g，草酸6g，三乙醇胺Sg，硅酸鈉15g，其余為蒸餾水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝，其特征在于，所述每升電解液中還包括以下組分:草酸8-10g，酒石酸15-20g，甘油10-15g。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝，其特征在于，所述每升電解液中還包括以下組分:硫酸鎳6-8g。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述`的一種鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝，其特征在于，所述每升電解液由以下組分組成:硫酸150g,招離子IOg,草酸8g,酒石酸16g,甘油12g,硫酸鎳6g,其余為蒸餾水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝，其特征在于:所述脫脂步驟在脫脂槽中進(jìn)行，脫脂槽中存放有質(zhì)量百分比濃度為2%-3%酸性脫脂劑，脫脂時(shí)間為1-3分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝，其特征在于:還包括堿蝕步驟，堿蝕步驟在對(duì)鋁合金工件進(jìn)行脫脂后進(jìn)行，堿蝕步驟中每1000L槽液包括以下重量成分:平光堿蝕劑5_6Kg,氫氧化鈉50_60Kg。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種鋁合金硬質(zhì)陽極氧化處理工藝，其特征在于，所述堿蝕步驟如下:先控制槽液溫度為40-45°C，在此溫度下堿蝕1-3分鐘；然后將槽液溫度升至50-55 0C，并在此溫度下堿蝕20-30分鐘。
【文檔編號(hào)】C25D11/16GK103484913SQ201310421043
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】張兵, 孟祥東, 孫鵬飛, 鄧松杰 申請(qǐng)人:青島聚蚨源機(jī)電有限公司