铝合金阳极氧化电解着色的封闭工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种铝合金阳极氧化电解着色的封闭工艺，该工艺包括以下步骤：1)根据需封闭处理的工件的大小选择容器，并在容器内加入温度不低于80℃的热水；热水的体积与需封闭处理的工件的实体体积比不小于5：1；2)将需封闭处理的工件置于热水中，使热水没过需封闭处理的工件；3)将容器覆盖，并置于不高于20℃的室温中，待容器自然冷却直至容器内热水的水温降至或接近室温温度；4)将需封闭处理的工件取出，自然风干。本发明提供了一种工艺过程简单、成本低以及无污染的铝合金阳极氧化电解着色的封闭工艺。
【专利说明】铝合金阳极氧化电解着色的封闭工艺
【技术领域】
[0001]本发明属于金属表面处理领域，涉及一种铝合金阳极氧化电解着色的封闭工艺，尤其涉及一种铝及铝合金表面阳极氧化电解着色后的热封闭工艺。
【背景技术】
[0002]铝及铝合金因其优越的材料性能而得到了广泛应用，与此同时，材料表面的装饰、防护技术也得到了迅速的发展。在这些表面防护技术中，最常用的是对材料表面进行阳极氧化、电解着色工艺。
[0003]阳极氧化的物理过程主要是:铝或铝合金置于酸性(硫酸或铬酸等)阳极氧化液中，发生氧化反应，金属表面形成一层氧化膜(Al2O3)。氧化膜的表层是多孔状结构，质地较为疏松；底层较为致密。为了装饰及光学特殊的需要，常常还要对氧化膜进行电解着色处理:将氧化后的金属工件浸入含添加剂的镍盐或锡盐电解液中，着色液的金属离子在阳极氧化膜微孔内的阻挡层表面上发生还原反应，将金属离子沉积在氧化膜孔的底部，使材料表面着上颜色。
[0004]封闭处理是继氧化、着色后的一道关键工艺。由于氧化膜表层质地较为疏松，其耐磨性、耐蚀性较差。因此，表面处理后的工件还要经过一道封闭处理。封闭处理的原理就是通过热水或化学溶液使得多孔状的氧化膜发生水解反应，形成Al (OH) 3 (化学封闭中会形成多种水解产物)，体积 膨胀后将氧化膜表面的微孔填充，使得工件表面的耐磨性和耐蚀性得到较大改善。
[0005]目前人们已经发展了多种封闭的技术，如沸水热封闭、高温水蒸气封闭、中温化学封闭以及冷封闭等。
[0006]沸水热封闭主要是将染色后的工件在沸水中煮约30分钟即可，目前这种工艺对水质要求很高，必须是蒸馏水、且要去离子化、PH值5-7之间、温度98°C。
[0007]高温水蒸气封闭是由德国提出来的封闭工艺，它是将染色后的工件置于高压、100°C-11(TC的蒸气中进行封闭。该方法封闭速度稍快，效果稍好一些。但高压蒸气要求在密闭的容器中，该方法设备成本高、不适于大件的处理。
[0008]中温化学封闭是利用强氧化性的重铬酸盐，在较高温度下(90°C )与氧化膜作用生成碱式铬酸铝及碱式重铬酸铝沉淀以及氧化铝的水合物将孔封闭，被认为是各种封闭方法中氧化膜耐蚀性能较好的一种封孔技术。
[0009]冷封闭首先是由意大利提出来的一种封闭工艺，它是将工件浸入常温下的以NiF2为主的化学溶液中，通过离子交换以及水合反应形成Ni (OH)2, Al (OH)3混合水合物沉积，从而使氧化膜孔隙实现封闭。该方法对水质要求低、常温进行能耗低、封闭时间短。技术的缺点是镍对环境污染及人身损坏严重，该方法至今未获得国际上的认同，但在意大利及国内被广泛采用。
[0010]虽然发展了上述的多种封闭工艺，在常规的应用场合这些封闭工艺基本满足了使用需求。但在一些对工件表面洁净度要求苛刻的一些科研领域(如惯性约束聚变、航天等)，上述多数封闭工艺是不能够达到要求的。经过封闭处理的零件用酒精擦拭时就会出现大量褪色现象，氧化膜表面的耐磨性和耐蚀性较差，容易对洁净环境造成污染。而能够达到要求的个别工艺其成本很高，是普通工艺的几十倍。
【发明内容】
[0011]为了解决【背景技术】中存在的上述技术问题，本发明提供了一种工艺过程简单、成本低以及无污染的铝合金阳极氧化电解着色的封闭工艺。
[0012]本发明的技术解决方案是:本发明提供了一种铝合金阳极氧化电解着色的封闭工艺，其特殊之处在于:所述铝合金阳极氧化电解着色的封闭工艺包括以下步骤:
[0013]1)根据需封闭处理的工件的大小选择容器，并在容器内加入温度不低于80°C的热水；所述热水的体积与需封闭处理的工件的实体体积比不小于5:1;
[0014]2)将需封闭处理的工件置于热水中，使热水没过需封闭处理的工件；
[0015]3)将容器覆盖，并置于不高于20°C的室温中，待容器自然冷却直至容器内热水的水温降至或接近室温温度；
[0016]4)将需封闭处理的工件取出，自然风干。
[0017]上述步骤I)之前还包括:
[0018]O)将需封闭处理的工件祛除油污以及粘性杂质。
[0019]上述容器内的热水是直接加入温度不低于80°C的热水或者在容器内加入低于80°C的水后逐渐升温至80°C。
[0020]上述容器内的热水是自来水。
[0021]本发明的优点是:
[0022]本发明提出了一种铝合金阳极氧化电解着色的封闭工艺，该工艺技术简单、成本低、无污染、封闭效果好，该技术在惯性约束聚变及航天载荷中得到了验证，能够满足高洁净度的需求。本发明因水解温度逐渐降低，整个过程周期较长，水解过程由快逐渐变慢，为水解产物在氧化膜表面充分、致密附着提供了足够的时间。缓慢降温至室温的过程，避免了常规沸水封闭工艺中工件由高温迅速冷却时使水解膜因快速脱水产生开裂现象，表面裂纹会大幅降低表面的耐磨性和耐蚀性。本发明对经过普通阳极氧化染黑处理后的工件封闭后，用百洁布沾酒精反复擦拭，百洁布洁净如初。对水槽要求低，可根据工件大小制作简易水槽，对工件大小的适应能力强，另外，本发明还具有成本低廉以及污染低等优点。
【具体实施方式】
[0023]本发明提供了一种铝合金阳极氧化电解着色的封闭工艺，该封闭工艺也属于热水封闭，具体工艺过程如下:
[0024]根据工件大小，在尺寸合适的容器(塑料、金属)中加入温度不低于80°C的热水(例如80°C -1OO0C )(水质:自来水);或加入普通自来水再加热至80°C，然后停止加热。
[0025]将经过氧化、染色的工件置入热水容器中，热水要没过工件，热水与工件的实体体积比要大于5:1，保证加入零件后水温不至于迅速下降。置入前要检查工件表面不能有油污、胶体等粘性杂质。
[0026]将容器采用泡沫板或厚质塑料薄膜覆盖，置于室温20°C下，让容器自然冷却，直至水温降至接近环境温度即可。一般要经历大约5小时以上。
[0027]将工件取出，自然风干，完成工件的封闭处理。
[0028]本发明因水解温度逐渐降低，整个过程周期较长，水解过程由快逐渐变慢，为水解产物在氧化膜表面充分、致密附着提供了足够的时间。缓慢降温至室温的过程，避免了常规沸水封闭工艺中工件由高温迅速冷却时使水解膜因快速脱水产生开裂现象，表面裂纹会大幅降低表面的耐磨性和耐蚀性。本发明对经过普通阳极氧化染黑处理后的工件封闭后，用百洁布沾酒精反复擦拭 ，百洁布洁净如初。对水槽要求低，可根据工件大小制作简易水槽，对工件大小的适应能力强。
【权利要求】
1.一种铝合金阳极氧化电解着色的封闭工艺，其特征在于:所述铝合金阳极氧化电解着色的封闭工艺包括以下步骤: 1)根据需封闭处理的工件的大小选择容器，并在容器内加入温度不低于80°c的热水；所述热水的体积与需封闭处理的工件的实体体积比不小于5:1 ； 2)将需封闭处理的工件置于热水中，使热水没过需封闭处理的工件； 3)将容器覆盖，并置于不高于20°C的室温中，待容器自然冷却直至容器内热水的水温降至或接近室温温度； 4)将需封闭处理的工件取出，自然风干。
2.根据权利要求1所述的铝合金阳极氧化电解着色的封闭工艺，其特征在于:所述步骤I)之前还包括: O)将需封闭处理的工件祛除油污以及粘性杂质。
3.根据权利要求 1或2所述的铝合金阳极氧化电解着色的封闭工艺，其特征在于:所述容器内的热水是直接加入温度不低于80°C的热水或者在容器内加入低于80°C的水后逐渐升温至80°C。
4.根据权利要求3所述的铝合金阳极氧化电解着色的封闭工艺，其特征在于:所述容器内的热水是自来水。
【文档编号】C25D11/22GK104032353SQ201410184199
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月4日 优先权日:2014年5月4日
【发明者】闫亚东, 王峰, 何俊华 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所