鋁及鋁合金表面處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁及鋁合金表面處理方法，其特征在于,包括以下步驟:水洗，脫脂處理，水洗，酸洗，水洗，堿洗，去離子水洗，陽極氧化，水洗，PTFE處理，烘干后即可，本發(fā)明的鋁及鋁合金表面處理方法能夠得到均勻性很好的鋁及鋁合金氧化膜層，且硬度高、耐磨、耐腐蝕等。
【專利說明】鋁及鋁合金表面處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬表面處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鋁及鋁合金表面處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁及鋁合金具有密度小、比強度高、耐蝕性和成型性好、成本低等一系列的優(yōu)點，在航空航天、船舶、建筑、橋梁、電力、汽車、核工業(yè)及兵器工業(yè)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]鋁及鋁合金表面處理方法有很多，目前比較成熟、應(yīng)用比較廣泛的有物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和綜合法。現(xiàn)在常用的方法是陽極氧化法，通過電化學(xué)方法在鋁合金表面形成轉(zhuǎn)化膜，這種方法雖然可提高鋁合金的耐蝕性能，但是鋁合金轉(zhuǎn)化膜層耐磨性能沒有得到很大的改善；而且這層氧化膜易受到強酸和強堿的腐蝕，同時鋁及鋁合金易產(chǎn)生晶間腐蝕，表面硬度偏低，不耐磨。因此，如何改善鋁及鋁合金氧化膜的均勻性、硬度、耐磨能力及耐腐蝕性能一直是業(yè)內(nèi)人員研究的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的，即在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠得到均勻性很好的鋁及鋁合金氧化膜層，且硬度高、耐磨、耐腐蝕的鋁及鋁合金表面處理方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的鋁及鋁合金表面處理方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)水洗:用自來水洗滌鋁或鋁合金基材，進行除雜除塵處理；
(2)脫脂處理:將鋁或鋁合金·基材放入脫脂液中進行脫脂處理，其中脫脂液為重量含量8%-15%清洗劑水溶液，脫脂液中包含鈉鹽、表面活性劑和清洗劑；鈉鹽、表面活性劑、清洗劑的重量百分比為2-8:10-20:50-60 ;所述鈉鹽為磷酸三鈉、硅酸鈉；
(3)水洗:將經(jīng)過脫脂處理后的鋁或鋁合金基材噴淋水洗；
(4)酸洗:將經(jīng)過步驟3的鋁或鋁合金基材浸泡在酸液里，酸液用重量含量15%-17%H2S04，在 50-60°C下處理 10-20 分鐘；
(5)水洗:將經(jīng)過酸洗后的鋁或鋁合金基材進行噴淋水洗，去除鋁或鋁合金基材表面的酸液；
(6)堿洗:將經(jīng)過步驟5的鋁或鋁合金基材浸泡在堿液里，堿液用重量含量8%-10%Na0H，在室溫下浸泡處理10-20秒，去除鋁或鋁合金基材表面的氧化膜；
(7)去離子水洗:將經(jīng)過堿洗后的鋁或鋁合金基材進行去離子水洗，去除鋁或鋁合金基材表面的堿液；
(8)陽極氧化:將經(jīng)過去離子水洗的鋁或鋁合金基材放于電解液中，陽極氧化條件為:150-180g/L的電解液，電流密度為1-1.5A/dm2，溫度20_35°C，時間為30-55分鐘；
(9)水洗:將經(jīng)過陽極氧化后的鋁或鋁合金基材噴淋水洗，去除鋁或鋁合金基材表面的電解液；
(10)PTFE處理:將經(jīng)過陽極氧化后的鋁或鋁合金基材放于PTFE乳液的容器中，用超聲振蕩儀將PTFE乳液加熱到70 -80°C，保溫35-45分鐘；
(11)烘干:將PTFE處理后的鋁或鋁合金基材懸掛在加熱爐內(nèi)加熱到350-370°C，保溫10-20分鐘。
[0006]以上所述的表面活性劑包括十二烷基苯磺酸鈉、烷基苯酚聚氧乙烯醚或二辛基琥珀酸磺酸鈉；所述的清洗劑包括三氯乙烯和/或三氯乙烷。
[0007]以上所述的電解液包括硫酸、硫酸鋁和寬溫氧化劑；硫酸、硫酸鋁和寬溫氧化劑的重量百分比為65-70:7-10:15-20。
[0008]以上所述的PTFE乳液包括聚四氟乙烯和活化劑，四氟乙烯和活化劑的重量百分比為 30-40:5-10。
[0009]以上所述的活化劑包括磷酸乙二胺、磷酸丙二胺、氟硅酸鈉、硫酸銨、氯化銨中的一種或多種。
[0010]本鋁及鋁合金表面處理方法的有益效果是:在陽極氧化電解液中加入寬溫氧化劑，使得陽極氧化 能夠在常溫狀態(tài)下進行，減少制冷設(shè)備的使用；陽極氧化后再進行PTFE處理，PTFE膜均勻地覆蓋在鋁或鋁合金基材的表面，有效地改善了氧化膜的多孔結(jié)構(gòu)，降低摩擦系數(shù)；而且本發(fā)明的鋁或鋁合金表面處理后的氧化膜耐強酸、強堿和有機溶劑腐蝕能力增強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是鋁及鋁合金表面處理方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0012]以下以實施例描述本發(fā)明的處理方法。
[0013]實施例1
如圖1所述，取用鋁合金基材按照以下步驟進行處理:
(1)水洗:用自來水洗滌鋁合金基材2分鐘，進行除雜除塵處理；
(2)脫脂處理:將鋁合金基材放入脫脂液中進行脫脂處理，其中脫脂液為重量含量15%清洗劑水溶液，脫脂液中包含鈉鹽、表面活性劑和清洗劑；鈉鹽、表面活性劑、清洗劑的重量百分比為2:10:50 ;鈉鹽為磷酸三鈉、硅酸鈉；表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、烷基苯酚聚氧乙烯醚和二辛基琥珀酸磺酸鈉；所述的清洗劑為三氯乙烯；
(3)水洗:將經(jīng)過脫脂處理后的鋁合金基材噴淋水洗2分鐘；
(4)酸洗:將經(jīng)過步驟3的鋁合金基材浸泡在酸液里，酸液用重量含量15%H2S04，在60°C下處理10分鐘；
(5)水洗:將經(jīng)過酸洗后的鋁合金基材進行噴淋水洗2分鐘，去除鋁或鋁合金基材表面的酸液；
(6)堿洗:將經(jīng)過步驟5的鋁合金基材浸泡在堿液里，堿液用重量含量10%Na0H，在室溫下浸泡處理10秒，去除鋁合金基材表面的氧化膜；
(7)去離子水洗:將經(jīng)過堿洗后的鋁或鋁合金基材進行去離子水洗1-2分鐘，去除6063招合金基材表面的堿液；
(8)陽極氧化:將經(jīng)過去離子水洗的鋁合金基材放于電解液中，陽極氧化條件為:150g/L的電解液，電流密度為lA/dm2，溫度20°C，時間為30分鐘；電解液為硫酸、硫酸鋁和寬溫氧化劑；硫酸、硫酸鋁和寬溫氧化劑的重量百分比為75:5:2 ；
(9)水洗:將經(jīng)過陽極氧化后的鋁合金基材噴淋水洗2分鐘，去除6063鋁合金基材表面的電解液；
(10)PTFE處理:將經(jīng)過陽極氧化后的鋁合金基材放于PTFE乳液的容器中，用超聲振蕩儀將PTFE乳液加熱到70°C，保溫35分鐘；PTFE乳液為聚四氟乙烯和活化劑，四氟乙烯和活化劑的重量百分比為30:5 ;活化劑為磷酸乙二胺、磷酸丙二胺和氟硅酸鈉；
(11)烘干:將PTFE處理后的鋁合金基材懸掛在加熱爐內(nèi)加熱到350°C，保溫20分鐘。
[0014]實施例2
取用純鋁基材按照以下步驟進行處理:
(1)水洗:用自來水洗滌純鋁基材2分鐘，進行除雜除塵處理；
(2)脫脂處理:將純鋁基材放入脫脂液中進行脫脂處理，其中脫脂液為重量含量8%清洗劑水溶液，脫脂液中包含鈉鹽、表面活性劑和清洗劑；鈉鹽、表面活性劑、清洗劑的重量百分比為48:12:52 ;所述鈉鹽為磷酸三鈉、硅酸鈉；表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉和烷基苯酚聚氧乙烯醚；清洗劑為三氯乙烷； (3)水洗:將經(jīng)過脫脂處理后的純鋁基材噴淋水洗2分鐘；
(4)酸洗:將經(jīng)過步驟3的純鋁基材浸泡在酸液里，酸液用重量含量16%H2S04，在55°C下處理15分鐘；
(5)水洗:將經(jīng)過酸洗后的純鋁基材進行噴淋水洗2分鐘，去除純鋁基材表面的酸液；
(6)堿洗:將經(jīng)過步驟5的純鋁基材浸泡在堿液里，堿液用重量含量9%Na0H，在室溫下浸泡處理15秒，去除純鋁基材表面的氧化膜；
(7)去離子水洗:將經(jīng)過堿洗后的純鋁基材進行去離子水洗2分鐘，去除純鋁基材表面的堿液；
(8)陽極氧化:將經(jīng)過去離子水洗的純鋁基材放于電解液中，陽極氧化條件為:160g/L的電解液，電流密度為1.5A/dm2，溫度25°C，時間為35分鐘；電解液為硫酸、硫酸鋁和寬溫氧化劑；硫酸、硫酸鋁和寬溫氧化劑的重量百分比為80:7:3 ；
(9)水洗:將經(jīng)過陽極氧化后的純鋁基材噴淋水洗2分鐘，去除純鋁基材表面的電解
液；
(10)PTFE處理:將經(jīng)過陽極氧化后的純鋁基材放于PTFE乳液的容器中，用超聲振蕩儀將PTFE乳液加熱到75°C，保溫40分鐘；PTFE乳液為聚四氟乙烯和活化劑，四氟乙烯和活化劑的重量百分比為35:7，活化劑為磷酸乙二胺和磷酸丙二胺；
(11)烘干:將PTFE處理后的純鋁基材懸掛在加熱爐內(nèi)加熱到360°C，保溫15分鐘。
[0015]實施例3
取用鋁合金基材按照以下步驟進行處理:
(1)水洗:用自來水洗滌鋁合金基材2分鐘，進行除雜除塵處理；
(2)脫脂處理:將鋁合金基材放入脫脂液中進行脫脂處理，其中脫脂液為重量含量10%清洗劑水溶液，脫脂液中包含鈉鹽、表面活性劑和清洗劑；鈉鹽、表面活性劑、清洗劑的重量百分比為6:14:58 ;所述鈉鹽為磷酸三鈉、硅酸鈉；表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、烷基苯酚聚氧乙烯醚和二辛基琥珀酸磺酸鈉；清洗劑為三氯乙烯和三氯乙烷。[0016](3)水洗:將經(jīng)過脫脂處理后的鋁合金基材噴淋水洗2分鐘；
(4)酸洗:將經(jīng)過步驟3的鋁合金基材浸泡在酸液里，酸液用重量含量17%H2S04，在50 °C下處理20分鐘；
(5)水洗:將經(jīng)過酸洗后的鋁合金基材進行噴淋水洗2分鐘，去除鋁合金基材表面的酸
液；
(6)堿洗:將經(jīng)過步驟5的鋁合金基材浸泡在堿液里，堿液用重量含量10%Na0H，在室溫下浸泡處理10秒，去除鋁合金基材表面的氧化膜；
(7)去離子水洗:將經(jīng)過堿洗后的鋁合金基材進行去離子水洗2分鐘，去除鋁合金基材表面的堿液；
(8)陽極氧化:將經(jīng)過去離子水洗的鋁合金基材放于電解液中，陽極氧化條件為:170g/L的電解液，電流密度為lA/dm2，溫度30°C，時間為40分鐘；電解液為硫酸、硫酸鋁和寬溫氧化劑；硫酸、硫酸鋁和寬溫氧化劑的重量百分比為85:8:4 ；
(9)水洗:將經(jīng)過陽極氧化后的鋁合金基材噴淋水洗2分鐘，去除鋁合金基材表面的電解液；
(10)PTFE處理:將經(jīng)過陽極氧化后的鋁合金基材放于PTFE乳液的容器中，用超聲振蕩儀將PTFE乳液加熱到80°C，保溫42分鐘；PTFE乳液為聚四氟乙烯和活化劑，四氟乙烯和活化劑的重量百分比為38:8 ;活化劑為磷酸乙二胺、磷酸丙二胺和氟硅酸鈉；
(11)烘干:將PTFE處理后的鋁合金基材懸掛在加熱爐內(nèi)加熱到365°C，保溫15分鐘。
[0017]實施例4
取用鋁合金基材按照以下步驟進行`處理:
(1)水洗:用自來水洗滌鋁合金基材2分鐘，進行除雜除塵處理；
(2)脫脂處理:將鋁合金基材放入脫脂液中進行脫脂處理，其中脫脂液為重量含量12%清洗劑水溶液，脫脂液中包含鈉鹽、表面活性劑和清洗劑；鈉鹽、表面活性劑、清洗劑的重量百分比為8: 20: 60 ;所述鈉鹽為磷酸三鈉、硅酸鈉；表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、烷基苯酚聚氧乙烯醚和二辛基琥珀酸磺酸鈉；清洗劑為三氯乙烯；
(3)水洗:將經(jīng)過脫脂處理后的鋁合金基材噴淋水洗2分鐘；
(4)酸洗:將經(jīng)過步驟3的鋁合金基材浸泡在酸液里，酸液用重量含量17%H2S04，在60°C下處理10分鐘；
(5)水洗:將經(jīng)過酸洗后的鋁合金基材進行噴淋水洗2分鐘，去除鋁合金基材表面的酸
液；
(6)堿洗:將經(jīng)過步驟5的鋁合金基材浸泡在堿液里，堿液用重量含量10%Na0H，在室溫下浸泡處理10秒，去除鋁合金基材表面的氧化膜；
(7)去離子水洗:將經(jīng)過堿洗后的鋁合金基材進行去離子水洗2分鐘，去除鋁合金基材表面的堿液；
(8)陽極氧化:將經(jīng)過去離子水洗的鋁合金基材放于電解液中，陽極氧化條件為:170g/L的電解液，電流密度為lA/dm2，溫度32°C，時間為50分鐘；電解液為硫酸、硫酸鋁和寬溫氧化劑；硫酸、硫酸鋁和寬溫氧化劑的重量百分比為85:8:4 ；
(9)水洗:將經(jīng)過陽極氧化后的鋁合金基材噴淋水洗12分鐘，去除鋁合金基材表面的電解液；(10)PTFE處理:將經(jīng)過陽極氧化后的鋁合金基材放于PTFE乳液的容器中，用超聲振蕩儀將PTFE乳液加熱到75°C，保溫40分鐘；PTFE乳液為聚四氟乙烯和活化劑，四氟乙烯和活化劑的重量百分比為35:7 ;活化劑為磷酸乙二胺、磷酸丙二胺和硫酸銨；
(11)烘干:將PTFE處理后的鋁合金基材懸掛在加熱爐內(nèi)加熱到370°C，保溫12分鐘。
[0018]實施例5
取用鋁合金基材按照以下步驟進行處理:
(1)水洗:用自來水洗滌鋁合金基材2分鐘，進行除雜除塵處理；
(2)脫脂處理:將鋁合金基材放入脫脂液中進行脫脂處理，其中脫脂液為重量含量15%清洗劑水溶液，脫脂液中包含鈉鹽、表面活性劑和清洗劑；鈉鹽、表面活性劑、清洗劑的重量百分比為8: 20: 60 ;所述鈉鹽為磷酸三鈉、硅酸鈉；表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉和二辛基琥珀酸磺酸鈉；清洗劑為三氯乙烯和三氯乙烷。
[0019](3)水洗:將經(jīng)過脫脂處理后的鋁合金基材噴淋水洗2分鐘；
(4)酸洗:將經(jīng)過步驟3的鋁合金基材浸泡在酸液里，酸液用重量含量17%H2S04，在50 °C下處理20分鐘；
(5)水洗:將經(jīng)過酸洗后的鋁合金基材進行噴淋水洗2分鐘，去除鋁合金基材表面的酸
液；
(6)堿洗:將經(jīng)過步驟5的鋁合金基材浸泡在堿液里，堿液用重量含量10%Na0H，在室溫下浸泡處理12秒，去除鋁合金基材表面的氧化膜；
(7)去離子水洗:將經(jīng)過堿洗后的鋁合金基材進行去離子水洗2分鐘，去除鋁合金基材表面的堿液；
(8)陽極氧化:將經(jīng)過去離子水洗的鋁合金基材放于電解液中，陽極氧化條件為:180g/L的電解液，電流密度為lA/dm2，溫度35°C，時間為55分鐘；電解液為硫酸、硫酸鋁和寬溫氧化劑；硫酸、硫酸鋁和寬溫氧化劑的重量百分比為90: 10: 5；
(9)水洗:將經(jīng)過陽極氧化后的鋁合金基材噴淋水洗2分鐘，去除鋁合金基材表面的電解液；
(10)PTFE處理:將經(jīng)過陽極氧化后的鋁合金基材放于PTFE乳液的容器中，用超聲振蕩儀將PTFE乳液加熱到8 0°C，保溫35分鐘；PTFE乳液為聚四氟乙烯和活化劑，四氟乙烯和活化劑的重量百分比為40: 10 ;活化劑包括氟硅酸鈉、硫酸銨和氯化銨。
[0020](11)烘干:將PTFE處理后的鋁合金基材懸掛在加熱爐內(nèi)加熱到370°C，保溫10分鐘。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁及鋁合金表面處理方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)水洗:用自來水洗滌鋁或鋁合金基材，進行除雜除塵處理； (2)脫脂處理:將鋁或鋁合金基材放入脫脂液中進行脫脂處理，其中脫脂液為重量含量8%-15%清洗劑水溶液，脫脂液中包含鈉鹽、表面活性劑和清洗劑；鈉鹽、表面活性劑、清洗劑的重量百分比為2-8:10-20:50-60 ;所述鈉鹽為磷酸三鈉、硅酸鈉； (3)水洗:將經(jīng)過脫脂處理后的鋁或鋁合金基材噴淋水洗； (4)酸洗:將經(jīng)過步驟3的鋁或鋁合金基材浸泡在酸液里，酸液用重量含量15%-17%H2S04，在 50-60°C下處理 10-20 分鐘； (5)水洗:將經(jīng)過酸洗后的鋁或鋁合金基材進行噴淋水洗，去除鋁或鋁合金基材表面的酸液； (6)堿洗:將經(jīng)過步驟5的鋁或鋁合金基材浸泡在堿液里，堿液用重量含量8%-10%Na0H，在室溫下浸泡處理10-20秒，去除鋁或鋁合金基材表面的氧化膜； (7)去離子水洗:將經(jīng)過堿洗后的鋁或鋁合金基材進行去離子水洗，去除鋁或鋁合金基材表面的堿液； (8)陽極氧化:將經(jīng)過去離子水洗的鋁或鋁合金基材放于電解液中，陽極氧化條件為:150-180g/L的電解液，電流密度為1-1.5A/dm2，溫度20_35°C，時間為30-55分鐘； (9)水洗:將經(jīng)過陽極氧化后的鋁或鋁合金基材噴淋水洗，去除鋁或鋁合金基材表面的電解液； (10)PTFE處理:將經(jīng)過陽極氧化后的鋁或鋁合金基材放于PTFE乳液的容器中，用超聲振蕩儀將PTFE乳液加熱到70-80°C，保溫35-45分鐘； (11)烘干^fPTFE處理后的鋁或鋁合金基材懸掛在加熱爐內(nèi)加熱到350-370°C，保溫10-20分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金表面處理方法，其特征在于:所述的表面活性劑包括十二烷基苯磺酸鈉、烷基苯酚聚氧乙烯醚或二辛基琥珀酸磺酸鈉；所述的清洗劑包括三氯乙烯和/或三氯乙燒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金表面處理方法，其特征在于:所述的電解液包括硫酸、硫酸鋁和寬溫氧化劑；硫酸、硫酸鋁和寬溫氧化劑的重量百分比為75-90:5-10:2-5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金表面處理方法，其特征在于:所述的PTFE乳液包括聚四氟乙烯和活化劑，四氟乙烯和活化劑的重量百分比為30-40:5-10。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金表面處理方法，其特征在于:所述的活化劑包括磷酸乙二胺、磷酸丙二胺、氟硅酸鈉、硫酸銨、氯化銨中的一種或多種。
【文檔編號】C25D11/08GK103668386SQ201310691717
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】張聰聰, 葉晟, 韋衛(wèi)杰, 盛丹, 韋政, 韓祖麗 申請人:廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院