本发明属于铝合金表面加工技术，具体涉及一种金色铝合金氧化层的制备工艺。
背景技术：
铝合金表面彩色等离子体电解氧化技术（plasmaelectrolyticoxidation）又称微弧放电氧化（microarcdischargeoxidation）或者微弧氧化（microarcoxidation），是通过电解液与相应的电参数的组合，在铝合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以铝合金氧化物为主的陶瓷膜层的表面处理技术。利用等离子体电解氧化技术在铝合金表面原位可生长产出耐磨耐蚀性好的氧化陶瓷膜，该陶瓷膜与铝合金基体之间的结合力强、膜厚范围较宽且可控性强，所形成的复合层具有高硬度、耐腐蚀、耐磨损、抗热震等优异性能。
铝合金的等离子体电解氧化技术在许多领域得到了扩展应用，如牌号为6063的变形铝合金就广泛应用于建筑装饰、仪器仪表、轻工等行业。为了获得美观的外表、消除或者减少反光、提升耐磨耐蚀性，在许多应用过程中需要把6063变形铝合金制备成具有黑色、蓝色、黄色等不同色调的氧化膜层，普通的阳极氧化技术虽然能够实现成膜和着色，但是其着色层薄，尤其是6063铝合金成分中含有硅、镁等杂质元素使得阳极氧化膜的着色层质量较低，染色层薄且容易脱落，而且在紫外线的照射下容易掉色和变色，比起等离子体电解氧化膜差距甚远。
6063铝合金等离子体电解氧化膜的制备存在以下关键技术要点：1、前处理工作，前处理工作中的脱脂、清洗步骤关系到后续电解过程的表面状态；2、在进行等离子体电解氧化过程之前，需提供一种活化的工艺，使铝合金表面呈活化状态易于加工成膜；3、不同的电解液和电解条件对所生产的陶瓷膜层具有不同的着色效果，陶瓷膜层表现出来的颜色是由氧化膜中所形成的金属氧化物离子和其络合物的颜色反应，需严格控制电解槽槽液和添加剂的组成浓度以及相对应的电压值才能够获得设定厚度的有色膜层。
目前在铝合金表面形成的有色陶瓷膜层多为蓝色、黑色或者较深的冷色系，在电子产品市场广受好评的金色由于配色困难、在电解的过程中容易染上深色而无法获得明亮的金色，从而无法进行商业化使用。
技术实现要素：
为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种能够获得明亮金色的铝合金氧化层的制备工艺，该工艺通过严格控制电解液的组成和浓度，获得硬度高的呈现明亮金色的铝合金陶瓷层。同时，本发明中的电解工艺中对前处理工艺和活化工艺进行了适应性的配置，使前处理工艺和活化工艺更加合理，能够促进微弧氧化过程的发生，并使得电解产生的陶瓷层均匀、致密、耐磨且不脱色。
本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：
本发明中提供的金色铝合金氧化层的制备工艺，包括如下步骤：
s01，前处理：将6063铝合金进行脱脂、碱洗、水洗、中和、水洗；
s02：活化氧化：将s01处理后的铝合金置入活化氧化液中进行电解活化氧化，所述活化氧化液为14-15wt%硝酸水溶液，活化氧化的温度为25-30℃，电流密度为1.0-1.2a/dm2，处理时长为20-30s，制备得到厚度为1-3μm的灰白色活化氧化膜；
s03，二次电解处理：将前处理后的铝合金在电解液中进行电解氧化，所述电解液配方为高锰酸钾5-6g/l、偏钒酸铵0.2-0.4g/l、浓硫酸32-33g/l、硅酸钠6-8g/l、酒石酸16-18g/l、edta0.2-0.3g/l、叶醇0.02-0.03g/l、余量为水，电压260-265v，氧化处理时长为30-35min，制备得到厚度为120-122μm的金色氧化膜；
s04，除杂：将制备得到的氧化膜浸泡于除杂液中进行除杂处理，所述除杂液的组成为三乙醇胺20-30ml/l、苹果酸18-20g/l、过硫化钠0.01-0.02g/l、余量为水，除杂液温度为40-45℃，浸泡时长为8-10s，浸泡完毕后水洗至铝合金表面无残留。
进一步地，s01中，脱脂步骤为：将待处理铝合金置于循环流动的脱脂液中，所述脱脂液组分及组分含量为碳酸钠15-18wt%、磷酸钠5-6wt%、表面活性剂3-5wt%，失水山梨糖醇脂肪酸酯3-5wt%、无患子皂苷0.5-0.7wt%，余量为水，处理过程中脱脂液温度为35-40℃，脱脂时长为3-5分钟；所述表面活性剂为hlb值为7-8的酰基葡萄糖酰胺和烷基葡萄糖酯，两者质量比为1:1.2。
脱脂的目的是将铝合金表面的油脂全部清理干净，在实际生产中，考虑到生产效率和对铝合金表面不能残留二次腐蚀的隐患，在本发明中采用表面活性剂法进行清洗，通过添加合适hlb值的表面活性剂和高效浸润起泡剂失水山梨糖醇脂肪酸酯和无患子皂苷，使脱脂步骤中的铝合金产品能够快速除去表面的油脂，针对油污较重的铝合金产品尤其有效。
二次电解过程制备得到的金色氧化膜表面往往覆又有少许杂色浮色残留，需利用对浮色有消除作用但是对氧化膜表面没有侵蚀作用的除杂液进行处理，本发明中利用三乙醇胺和苹果酸消除造成杂色的离子，过硫化钠将侵蚀析出的金属离子沉淀，共同作用消除杂色。
进一步地，s01中，碱洗步骤使用的碱洗液为48-52wt%氢氧化钠、4-5wt%海藻酸钠、余量为水，碱洗温度55-60℃，碱洗时间为4-5min。
进一步地，s01中，水洗步骤为利用净水喷淋冲洗铝合金表面至无残留。
进一步地，s01中，中和步骤中使用的中和液为8-12wt%硝酸水溶液。
本发明中直接利用高浓度碱液进行碱洗，利用低浓度酸进行中和，在碱洗工艺中添加海藻酸钠作为缓蚀材料，同时控制碱洗温度和时间，减少建业队铝合金基体的腐蚀。
进一步地，s03中，所述电解液的配制方法为：向纯水中倒入硅酸钠，不断搅拌的条件下，依次加入酒石酸、半胱氨酸氧钒、edta，搅拌均匀后，最后加入偏钒酸铵，搅拌均匀。
进一步地，s03中，为调节电解液的粘度和渗透性能，所述电解液中添加0.2-0.3g/l的阿拉伯胶。
进一步地，为了调节氧化膜层颜色，若要获得颜色更深一点的红色，在s03中，所述电解液中添加0.002-0.004g/l的偏钒酸钠。
进一步地，s03中，所述电解液中添加0.01-0.02g/l的过硫化钠，用于沉淀电解液中过量的杂质离子。
进一步地，s03中，所述电解液呈酸性。电解液一定要在酸性条件下才能够正常使用。
本发明具有以下优点：
本发明提供了一种能够获得明亮金色的铝合金氧化层的制备工艺，该工艺通过严格控制电解液的组成和浓度，获得硬度高的呈现明亮金色的铝合金陶瓷层。同时，本发明中的电解工艺中对前处理工艺和活化工艺进行了适应性的配置，使前处理工艺和活化工艺更加合理，能够促进微弧氧化过程的发生，并使得电解产生的陶瓷层均匀、致密、耐磨且不脱色。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明。
将6063铝合金冲压制成15×15cm、厚度为0.8cm的铝合金板作为实施例试样进行氧化层的制备。
实施例1
具体制备步骤如下：
s01，前处理：
将试样置于循环流动的脱脂液中，所述脱脂液组分及组分含量为碳酸钠18wt%、磷酸钠6.0wt%、表面活性剂4.4wt%，失水山梨糖醇脂肪酸酯4.5wt%、无患子皂苷0.7wt%，余量为水，处理过程中脱脂液温度为40℃，脱脂时长为4分钟。表面活性剂为hlb值为8的酰基葡萄糖酰胺和烷基葡萄糖酯，两者质量比为1:1.2。
上述处理完毕后将试样置入间隙也中进行碱洗，碱洗步骤使用的碱洗液为48wt%氢氧化钠、5wt%海藻酸钠、余量为水，碱洗温度60℃，碱洗时间为5min。碱洗后利用净水喷淋冲洗铝合金表面至无残留。
上述处理完毕后将试样置入中和液中进行中和，中和步骤中使用的中和液为8wt%硝酸水溶液，处理时间为15-20s，中和后用净水喷淋冲洗铝合金表面至无残留。
s02，活化氧化：将s01处理后的铝合金置入活化氧化液中进行电解活化氧化（不锈钢阴极），活化氧化液为14.5wt%硝酸水溶液，活化氧化的温度为30℃，电流密度为1.2a/dm2，处理时长为20s，制备得到平均厚度为3μm的灰白色活化氧化膜。
s03，二次电解处理（常温）：将前处理后的铝合金在电解液中进行电解氧化，电解液配方为高锰酸钾5.8g/l、偏钒酸铵0.24g/l、浓硫酸32g/l、硅酸钠6g/l、酒石酸17.5g/l、edta0.25g/l、叶醇0.025g/l、余量为水，电压260v，氧化处理时长为32min，制备得到厚度为120.5μm的金色氧化膜。
上述电解液的配制方法为：向纯水中倒入硅酸钠，不断搅拌的条件下，依次加入浓硫酸、酒石酸、edta、叶醇，搅拌均匀后，最后加入高锰酸钾和偏钒酸铵，搅拌均匀。
s04，除杂：将制备得到的氧化膜浸泡于除杂液中进行除杂处理，所述除杂液的组成为三乙醇胺25ml/l、苹果酸18g/l、过硫化钠0.012g/l、余量为水，除杂液温度为42℃，浸泡时长为8s，浸泡完毕后水洗至铝合金表面无残留。
实施例2
本实施例中其他条件与实施例1相同，在s03的电解液中添加了0.3g/l的阿拉伯胶，使二次电解的反应过程更加平稳。
最后制备得到平均厚度为122μm的金色氧化膜。
实施例3
本实施例中其他条件与实施例1相同，在s03的电解液中添加了0.002g/l的偏钒酸钠，最后制备得到平均厚度为120μm的金红色氧化膜。
实施例4
本实施例中其他条件与实施例1相同，在s03的电解液中添加了0.02g/l的过硫化钠，最后制备得到平均厚度为120μm的金色氧化膜。s03中电解液的循环次数比实施例1中的循环次数提升2-3次。
实施例1-4中得到的铝合金试样表面的硬度分别为：1392hv（hv10）、1401hv（hv10）、1365hv（hv10）、1344hv（hv10）。硬度非常高。
由上述实施例可见，本发明中的铝合金氧化层制备工艺通过严格控制电解液的组成和浓度，获得硬度高的呈现明亮金色的铝合金陶瓷层。同时，本发明中的电解工艺中对前处理工艺和活化工艺进行了适应性的配置，使前处理工艺和活化工艺更加合理，能够促进微弧氧化过程的发生，并使得电解产生的陶瓷层均匀、致密、耐磨且不脱色。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。