专利名称：阀门用铝合金零部件表面处理方法
技术领域：
本发明涉及一种表面处理方法，特别涉及一种阀门用铝合金零部件表面处理方法。
背景技术：
含铅黄铜具有优良的加工性能，应用领域非常广泛，包括机械工程中的各种连接件、阀门、阀杆轴承等。含铅黄铜中的铅含量一般为1°/Γ4.5%，可显著改善材料的切削性能。 但是铅对人体和环境有危害，尤其是对人体血液和神经系统会造成血铅、脑铅中毒、神经受阻、智力迟钝、痴呆、好动等不良后果，这些危害都是不可逆转的。因此铅对人体和环境的危害已引起世界各国的广泛关注，国内外相关的限制或减少铅的应用的法令法规也相继出台。特别是作为美国环保产业先锋的加利福尼亚州政府于2006年9月20日通过了一项管道类产品法令California Assembly Bill 1953 (即AB 1953)，该法令将于2014年在全美生效实施。该法令要求一切为居民提供饮用水或烹饪用水的设备，包括水管、阀门、水龙头等产品都必须达到新的无铅化标准。另外，日本也出台了规定，要求饮用水中的铅含量必须小于O. 03mg/L。含铅黄铜应用在供水给水系统的各类阀件及其他配件中的另一个弊端是含铅黄铜普遍存在脱锌问题。因此，含铅黄铜在管道工程中的应用面临严峻挑战，此外随着近年来铜价攀升及铜资源短缺问题的出现，寻找铅黄铜的替代材料已是势在必行。
铝合金具有比重轻、导电性好、传热快、比强度高等优点，广泛应用于航空航天、军工、汽车、船舶等领域，如运载火箭燃料箱、飞机机身、跑车引擎、汽车轮毂等，足以证明铝合金更适于应用在高科技产品。强度高、比重轻是其特性，且世界铝资源丰富，因此铝合金是替代铜制品，尤其是供水给水系统的各类铜合金的理想材料。但是铝合金也有其缺点，如不易焊接，另外铝是一种较活泼的金属，具有低的电极电位，与电位较高的金属接触后易产生电位差导致局部腐蚀，使表面生成氧化膜，但这种自然形成的氧化膜疏松多孔、不均匀、不连续，不能满足使用要求，铝合金的这些不足一定程度上限制了以铝代铜的实现。实现以铝代铜的关键在于铝合金表面处理方法的突破。硬质阳极氧化是一种可以在铝合金表面形成致密的氧化层的处理方法，可以提高铝合金的硬度和绝缘性能，进而提高耐腐蚀性能。硬质阳极氧化是以铝合金为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使铝合金表面形成氧化铝 薄膜的过程。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种阀门用铝合金零部件表面处理方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种阀门用铝合金零部件表面处理方法，包括以下步骤
I)热处理对阀门用铝合金零部件采用T6热处理，其中固溶处理温度为 51(T570°C、时间为2 8小时，人工时效温度为17(Tl90°C、时间为4 10小时；
2)振动研磨处理对热处理后的阀门用铝合金零部件的表面进行振动研磨，时间为O. 5^2小时，振动研磨后进行超声波清洗，然后冲洗并干燥；
3)化学抛光处理采用由磷酸、硫酸和硝酸组成的抛光液对阀门用铝合金零部件的表面进行抛光，抛光时间为4(Γ180秒，抛光液温度为95 105°C ；
4)硬质阳极氧化处理采用含硫酸的氧化液对阀门用铝合金零部件进行硬质阳极氧化处理，使阀门用铝合金零部件的表面形成硬质阳极氧化层，硬质阳极氧化时间为 60 100分钟，电压为10 25V，温度为-5 5°C。
优选地，在步骤3)中，所述的磷酸的浓度为7(T80wt%，所述的硫酸的浓度为 15 25wt%，所述的硝酸的浓度为I 10wt%。
优选地，在步骤4)中，所述的硫酸的浓度为20(T280g/L。
优选地，在步骤4)中，所述的硬质阳极氧化层的厚度为1(Γ30μπι。
优选地，在步骤4)中，所述的硬质阳极氧化层的厚度为15 25μπι。
优选地，还包括染色处理，将硬质阳极氧化处理后的阀门用铝合金零部件的表面染成需要的颜色，染色时间为15 25秒，温度为3(T50°C。
优选地，还包括封孔处理，采用封孔处理对染色处理后的阀门用铝合金零部件表面的孔隙进行填封，封孔处理采用的封闭粉的组成为醋酸镍7(T80wt%、络合剂15 25wt%、 表面活性剂2 8wt%，封闭时间5 15分钟，封闭剂温度为7(Tl00°C。
优选地，对于与管道通过螺纹连接的阀门用铝合金零部件，还包括后处理步骤，所述的后处理步骤包括在该阀门用铝合金零部件的螺纹的表面形成绝缘漆层。
优选地，所述的阀门用铝合金零部件的螺纹为内螺纹。
优选地，所述的绝缘漆层由醇酸树脂组成。
与现有技术相比，本发明的优点在于采用本发明的阀门用铝合金零部件表面处理方法后，阀门用铝合金零部件表面形成覆盖完整的硬质阳极氧化层，绝缘性能提高，从而耐腐蚀性能显著提高，避免电位差导致的局部腐蚀的产生，阀门的使用寿命大为延长，拓展了铝合金的应用领域。
图1为本发明实施例1中经硬质阳极氧化处理的铝合金的极化曲线。
图2为本发明实施例2中经硬质阳极氧化处理的铝合金的极化曲线。
图3为未经硬质阳极氧化处理的对比例铝合金的极化曲线。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
作为对比，将未经硬质阳极氧化处理的阀门用铝合金零部件作为对比例。根据国标GB/T 16475-2008《变形铝及铝合金状态代号》，代号“T6”指的是“固溶热处理后进行人工时效的状态”，为简便起见，本发明中统一以“T6”表示。为方便实验及数据的收集，实施例及对比例中的取样均为圆盘状铝合金试样。
实施例1
I)热处理对阀门用铝合金零部件采用T6热处理，其中固溶处理温度为530°C、时间为8小时，人工时效温度为190°C、时间为8小时；
2)振动研磨处理对热处理后的阀门用铝合金零部件的表面进行振动研磨，时间为I小时，振动研磨后进行超声波清洗，然后冲洗并干燥；3)化学抛光处理采用由浓度为75wt%的磷酸、20wt%的硫酸和5wt%的硝酸组成的抛光液进行抛光，抛光时间180秒,抛光液温度105°C ；4)硬质阳极氧化处理采用含210g/L硫酸的氧化液对阀门用铝合金零部件进行硬质阳极氧化处理，使阀门用铝合金零部件的表面形成5μπι厚的硬质阳极氧化层，硬质阳极氧化时间为80分钟，电压为1(T25V，温度为-5飞。C ；5)染色处理将硬质阳极氧化处理后的阀门用铝合金零部件的表面染成需要的颜色，染色时间为20秒，温度为50°C ；6)封孔处理采用封孔处理对染色处理后的阀门用铝合金零部件表面的孔隙进行 填封，封孔处理采用的封闭粉的组成为醋酸镍78wt%、络合剂18wt%、表面活性剂4wt%,封闭时间5分钟，封闭剂温度为90°C，即得到本发明实施例1的铝合金试样。实施例2I)热处理对阀门用铝合金零部件采用T6热处理，其中固溶处理温度为570°C、时间为3小时，人工时效温度为170°C、时间为6小时；2)振动研磨处理对热处理后的阀门用铝合金零部件的表面进行振动研磨，时间为1. 5小时，振动研磨后进行超声波清洗，然后冲洗并干燥；3)化学抛光处理采用由浓度为70wt%的磷酸、20wt%的硫酸和10wt%的硝酸组成的抛光液进行抛光，抛光时间40秒,抛光液温度98°C ；4)硬质阳极氧化处理采用含260g/L硫酸的氧化液对阀门用铝合金零部件进行硬质阳极氧化处理，使阀门用铝合金零部件的表面形成20 μ m厚的硬质阳极氧化层，硬质阳极氧化时间为60分钟，电压为1(T25V，温度为-5飞。C ；5)染色处理将硬质阳极氧化处理后的阀门用铝合金零部件的表面染成需要的颜色，染色时间为25秒，温度为40°C ；6)封孔处理采用封孔处理对染色处理后的阀门用铝合金零部件表面的孔隙进行填封，封孔处理采用的封闭粉的组成为醋酸镍75wt%、络合剂20wt%、表面活性剂5wt%,封闭时间10分钟，封闭剂温度为80°C，即得到本发明实施例2的铝合金试样。对比例I)热处理对阀门用铝合金零部件采用T6热处理，其中固溶处理温度为530°C、时间为3小时，人工时效温度为170°C、时间为9小时；2)振动研磨处理对阀门用铝合金零部件进行振动研磨，时间为I小时；3)化学抛光处理采用由浓度为75wt%的磷酸、20wt%的硫酸和5wt%的硝酸组成的抛光液进行抛光，抛光时间180秒，抛光液温度105°C，即得到本发明对比例的铝合金试样。将得到的圆盘状的实施例1、实施例2和对比例的铝合金试样分别嵌入到聚四氟乙烯(PTEE)电池，在普通的三电极电解槽中进行电化学极化，各试样的暴露面积均为1cm2。实验开始前，先将试样在电解质溶液中浸泡一段时间直至开路电位达到稳定值。使用了两种电解质进行实验3. 5wt%的NaCl溶液和1. 0wt%的NaClO溶液。分别采用银/氯化银电极和钼电极作为参考电极和辅助电极。采用型号为Solartron 1287的稳压器分析仪扫描释放直流动电位，扫描速度为lmV/sec，初始电位为-O. 5V，终末电势为+0. 75V。实验结束后，借助计算机程序采用塔弗外插法计算腐蚀电位和腐蚀密度，结果见表I。本发明实施例1中经硬质阳极氧化处理的铝合金的极化曲线如图1所示，本发明实施例2中经硬质阳极氧化处理的铝合金的极化曲线如图2所示，对比例铝合金的极化曲线如图3所示。表I对比例及实施例的腐蚀电位、腐蚀电流密度及腐蚀速率
权利要求
1.一种阀门用铝合金零部件表面处理方法，其特征在于包括以下步骤 1)热处理对阀门用铝合金零部件采用T6热处理，其中固溶处理温度为51(T570°C、时间为2 8小时，人工时效温度为17(Tl90°C、时间为Γ10小时； 2)振动研磨处理对热处理后的阀门用铝合金零部件的表面进行振动研磨，时间为O.5^2小时，振动研磨后进行超声波清洗，然后冲洗并干燥； 3)化学抛光处理采用由磷酸、硫酸和硝酸组成的抛光液对阀门用铝合金零部件的表面进行抛光，抛光时间为4(Γ180秒，抛光液温度为95 105°C ； 4)硬质阳极氧化处理采用含硫酸的氧化液对阀门用铝合金零部件进行硬质阳极氧化处理，使阀门用铝合金零部件的表面形成硬质阳极氧化层，硬质阳极氧化时间为6(Γ100分钟，电压为10 25V，温度为-5 5°C。
2.根据权利要求1所述的阀门用铝合金零部件表面处理方法，其特征在于在步骤3)中，所述的磷酸的浓度为7(T80wt%，所述的硫酸的浓度为15 25wt%，所述的硝酸的浓度为1^10wt%o
3.根据权利要求1所述的阀门用铝合金零部件表面处理方法，其特征在于在步骤4)中，所述的硫酸的浓度为20(T280g/L。
4.根据权利要求1所述的阀门用铝合金零部件表面处理方法，其特征在于在步骤4)中，所述的硬质阳极氧化层的厚度为l(T30Mffl。
5.根据权利要求4所述的阀门用铝合金零部件表面处理方法，其特征在于在步骤4)中，所述的硬质阳极氧化层的厚度为15 25Mm。
6.根据权利要求1所述的阀门用铝合金零部件表面处理方法，其特征在于还包括染色处理，将硬质阳极氧化处理后的阀门用铝合金零部件的表面染成需要的颜色，染色时间为15 25秒，温度为30^500C ο
7.根据权利要求6所述的阀门用铝合金零部件表面处理方法，其特征在于还包括封孔处理，采用封孔处理对染色处理后的阀门用铝合金零部件表面的孔隙进行填封，封孔处理采用的封闭粉的组成为醋酸镍7(T80wt%、络合剂15 25wt%、表面活性剂2 8wt%，封闭时间5 15分钟，封闭剂温度为7(Tl00°C。
8.根据权利要求广7中任一项所述的阀门用铝合金零部件表面处理方法，其特征在于对于与管道通过螺纹连接的阀门用铝合金零部件，还包括后处理步骤，所述的后处理步骤包括在该阀门用铝合金零部件的螺纹的表面形成绝缘漆层。
9.根据权利要求8所述的阀门用铝合金零部件表面处理方法，其特征在于所述的阀门用铝合金零部件的螺纹为内螺纹。
10.根据权利要求8所述的阀门用铝合金零部件表面处理方法，其特征在于所述的绝缘漆层由醇酸树脂组成。
全文摘要
本发明公开了一种阀门用铝合金零部件表面处理方法，包括以下步骤1)热处理对阀门用铝合金零部件采用T6热处理；2)振动研磨处理对热处理后的阀门用铝合金零部件的表面进行振动研磨，振动研磨后进行超声波清洗，然后冲洗并干燥；3)化学抛光处理采用由磷酸、硫酸和硝酸组成的抛光液对阀门用铝合金零部件的表面进行抛光；4)硬质阳极氧化处理采用含硫酸的氧化液对阀门用铝合金零部件进行硬质阳极氧化处理。采用本发明的阀门用铝合金零部件表面处理方法后，阀门用铝合金零部件表面形成覆盖完整的硬质阳极氧化层，绝缘性能提高，从而耐腐蚀性能显著提高，避免电位差导致的局部腐蚀的产生，阀门的使用寿命大为延长，拓展了铝合金的应用领域。
文档编号C25D11/08GK103014806SQ201210325268
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月5日 优先权日2012年9月5日
发明者李志信, 严荐强, 王建平, 塞思·考德曼 申请人:业纮企业股份有限公司, 宁波昌华铜制品有限公司, 宁波宏特工贸有限公司, 美国阀门有限公司