一种铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺的制作方法

本发明涉及铝及铝合金阳极氧化处理技术领域，尤其涉及一种铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺。

背景技术：

随着汽车工业的发展及国际竞争的加剧，客户对铝合金阳极氧化膜的性能要求越来越高，尤其是行李架等铝合金装饰件的外观要求高亮及高耐蚀性，例如：capsa、大众、奔驰、上汽、宝马、通用等要求的耐碱性（ph=13.5）、耐酸性（ph=1）、480小时的中性盐雾试验、二氧化硫五个循环试验、沃尔沃的耐磨且耐碱试验。

传统阳极氧化工艺往往采用“阳极氧化+喷涂/电泳”的方式来解决，上述方式成本高，且合格率不高。

申请公布号cn106637338a公开了“一种汽车铝合金行李架的阳极氧化工艺”，采用两酸化抛、阳极氧化及三次封孔工艺，其中阳极氧化工序中使用浓度为180-200g/l的h2so4，铝离子浓度2-12g/l，温度16-20℃，电流密度1-1.5a/dm2，氧化时间在22-28分钟，氧化膜厚度控制在5-10μm；低温封孔工序中，使用浓度为3-5g/l的氟化镍封孔剂，温度24-30℃，ph值为5.8-6.3，处理时间为20-30分钟，溶液进行循环搅拌并过滤；室温封孔工序中，使用浓度为4-6%的硅烷处理剂，温度为20-40，ph值为4-6，处理时间为5-10分钟，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤；高温封孔工序中，使用浓度为3-6%的硅酸盐处理剂，温度为90-100℃，处理时间为10-20分钟，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤，槽口处需要有喷淋系统。

上述的处理工艺使铝合金基材上的阳极氧化膜同时满足nss试验480h，耐cass试验24-80h，耐碱性（ph=13.5下10分钟不变色），耐酸性（ph=1下10分钟不变色），二氧化硫五个循环等试验要求，并达到优异的效果，有效地克服了传统工艺只能满足某单一性能要求的不足，强化了阳极氧化工艺的功能性。

但是，上述工艺处理过的行李架耐摩擦性能差，按照vcs1024,369做完摩擦试验后无法按照vcs1026,8189在ph12.5下进行10分钟测试试验，也无法通过按照vcs1024,31139的耐刮擦试验。

技术实现要素：

为了解决现有处理工艺处理后的产品不耐磨的问题，本发明的目的是提供一种铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺，包括如下步骤：（1）上料；（2）除蜡；（3）双联水洗；（4）电解抛光；（5）双联水洗；（6）除膜；（7）双联水洗；（8）出光；（9）三联水洗；（10）阳极氧化；（11）四联水洗；（12）低温封孔；（13）三联水洗；（14）ph封孔；（15）三联水洗；（16）高温封孔；（17）四联水洗；（18）烘干；（19）下料检验，其特征在于，所述阳极氧化工序中的电解液主要由135-155g/l的硫酸，15-25g/l的草酸，14-18g/l的甘油和22-26g/l羟基乙酸构成。

将硫酸、草酸、甘油和羟基乙酸复配后的电解液进行阳极氧化处理生成的氧化膜相对于采用单一硫酸的电解液处理生成的氧化膜，更具有耐磨性和韧性。

优选的是，所述低温封孔工序中，使用浓度为3-5.5g/l的封孔剂，所述封孔剂包括氟化镍、醋酸钴、硼酸和硫酸锶。

单用氟化镍与氟化镍、醋酸钴、硼酸和硫酸锶四者复配相比较：在相同膜厚的前提下，前者的封闭时间比后者长50%，且前者的使用寿命更短。

更为优选的是，所述封孔剂中各组分所占重量份数为：氟化镍73-83份、醋酸钴15-23份、硼酸2-3份、硫酸锶0.4-0.6份。

更为优选的是，所述低温封孔工序中，处理温度为26-32℃，ph值为5.8-6.3，处理时间为12-20分钟，溶液进行循环搅拌并过滤。

优选的是，所述ph封孔工序中，使用浓度为3-6%的硅烷处理剂，温度为14-18℃，ph值为4-5，处理时间为3-6分钟，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤。

其中，所述硅烷处理剂选自甲硅烷。

优选的是，所述高温封孔工序中，使用浓度为3-6%的硅酸盐处理剂，温度为95-100℃，ph值为9.5-10.5，处理时间为10-15分钟，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤，槽口处需要有喷淋系统。

其中，所述硅酸盐处理剂选自硅酸钾。

其中，所述阳极氧化工序中，铝离子浓度为1-7.5g/l，温度为11-17℃，电流密度为1.5a/dm²-1.8a/dm²，频率为50hz，占空比为50%-60%。

与现有技术相比，本发明实现的有益效果：本发明阳极氧化工艺处理后的行李架耐磨耐碱。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步详细说明本发明：

图1是本发明阳极氧化工艺中直流脉冲工作模式下输出的电流波形。

具体实施方式

铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺，包括如下步骤：（1）上料；（2）除蜡；（3）双联水洗；（4）电解抛光；（5）双联水洗；（6）除膜；（7）双联水洗；（8）出光；（9）三联水洗；（10）阳极氧化；（11）四联水洗；（12）低温封孔；（13）三联水洗；（14）ph封孔；（15）三联水洗；（16）高温封孔；（17）四联水洗；（18）烘干；（19）下料检验。

上述工序步骤中（2）-（9）为前处理工艺，用以制备符合要求的外观。

除蜡采用的溶液组成及工艺条件：

十二烷基硫酸钠12-18g/l

碳酸钠5-15g/l

二乙醇胺50-100g/l

壬基酚聚氧乙烯醚20-50g/l

烷基醇酰胺磷酸酯50-100g/l

余量为水。

处理温度：70-80℃（用不锈钢加热管加热）

处理时间：5-10分钟（根据零件表面的脏污程度来确定）

电解抛光采用的溶液组成：

硫酸：330-350g/l

磷酸：780-880g/l

铝离子：38-48g/l。

处理温度：57±2℃（用特氟龙加热及冷却）

电压：33v

阴极板为铅板，阴阳极面积比不低于2:1。

处理时间：5-20分钟。

阳极采用机械移动，每分钟15-25次，移动幅度为100mm；

该电解抛光工艺适合1000、2000、5000、6000及7000系列铝合金。

除膜采用的溶液：

氢氧化钠：20-32g/l

处理温度：30-35℃

处理时间：30-50s。

出光采用的溶液组成：

硫酸：150-200g/l

双氧水（37%）:20-40ml/l

处理时间：20-60s。

上述工序步骤中（10）-（16）为阳极氧化后处理工艺，以提高氧化膜的功能性要求。其中，工序（3）、（5）、（7）、（9）、（11）、（13）、（15）、（17）为水洗，是将上一道工序中残留的化学药剂清洗干净，避免污染下一道工序的处理，水洗时间为10-60秒。水洗后符合要求的标准：经清洗过零件表面水膜连续且均匀。工序（9）、（11）、（13）、（15）水洗步骤对水质要求很高，要求纯水电导率在80μs/cm以下，严格管控水中杂质，尤其是钙、镁离子和氯离子，为生产具有优良品质的产品提供必要保证。

步骤（10）阳极氧化工序中，使用的整流器电源类型为直流单脉冲电源，电流密度为1.5a/dm²-1.8a/dm²，缓启动时间为3分钟，脉冲电压为22v，频率为50hz，占空比为50%-60%。

所用的电解液中硫酸浓度为135-155g/l，草酸浓度为15-25g/l，甘油浓度为14-18g/l，羟基乙酸浓度为22-26g/l，铝离子浓度为1-7.5g/l。配制电解液用的硫酸、草酸、甘油、羟基乙酸均为化学纯，水为去离子水，电导率≤10μs/cm。阴极板为铅板，阳极氧化工序中处理温度为11-17℃，氧化时间为18-22分钟（不含缓启动时间），所得到的氧化膜厚度控制在8-15μm。

步骤（12）低温封孔工序中，使用浓度为3-5.5g/l的封孔剂，封孔剂包括氟化镍、醋酸钴、硼酸和硫酸锶，其中各组分所占重量份数分别为：氟化镍73-83份、醋酸钴15-23份、硼酸2-3份、硫酸锶0.4-0.6份。配制封孔剂用的氟化镍、醋酸钴、硼酸、硫酸锶均为化学纯，水为去离子水，电导率≤10μs/cm，硅含量≤100ppm。

处理温度为26-32℃，ph值为5.8-6.3（用氢氟酸和氨水调节），处理时间为20-30分钟，溶液进行循环搅拌并过滤。

步骤（14）ph封孔工序中，使用浓度为4-6%的硅烷处理剂，温度为14-18℃，ph值为4-5，处理时间为3-6分钟，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤。此处的硅烷处理剂选自甲硅烷。

步骤（16）高温封孔工序中，使用浓度为3-6%的硅酸盐处理剂，温度为95-100℃，ph值为9.5-10.5（用氢氧化钠和醋酸调节），处理时间为12-18分钟，溶液用纯水配制并在使用中循环过滤，槽口处需要有喷淋系统。

实施例1

铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺，包括如下步骤：

（1）上料；

（2）除蜡；

（3）双联水洗；

（4）电解抛光；

（5）双联水洗；

（6）除膜；

（7）三联水洗；

（8）出光；

（9）三联水洗；

（10）阳极氧化；

电解液的配制要求：硫酸为135g/l，草酸为20g/l，甘油15g/l，羟基乙酸为22g/l，铝离子浓度为2g/l。

（11）四联水洗；

（12）低温封孔；

封孔剂的配制：

1）称取各物质：氟化镍770g，醋酸钴200g，硼酸25g，硫酸锶5g。

2）将上述固体粉末搅拌均匀，按照3g/l的浓度加入去离子水，搅拌，加热，过滤后备用。

（13）四联水洗；

（14）ph封孔；

（15）三联水洗；

（16）高温封孔；

（17）三联水洗；

（18）烘干；

（19）下料检验。

实施例2

铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺，包括如下步骤：

（1）上料；

（2）除蜡；

（3）双联水洗；

（4）电解抛光；

（5）双联水洗；

（6）除膜；

（7）三联水洗；

（8）出光；

（9）三联水洗；

（10）阳极氧化；

电解液的配制要求：硫酸为150g/l，草酸为15g/l，甘油14g/l，羟基乙酸为24g/l，铝离子浓度为1g/l。

（11）四联水洗；

（12）低温封孔；

封孔剂的配制：

1）称取各物质：氟化镍800g，醋酸钴150g，硼酸20g，硫酸锶4g。

2）将上述固体粉末搅拌均匀，按照3g/l的浓度加入去离子水，搅拌，加热，过滤后备用。

（13）四联水洗；

（14）ph封孔；

（15）三联水洗；

（16）高温封孔；

（17）三联水洗；

（18）烘干；

（19）下料检验。

实施例3

铝合金汽车行李架的阳极氧化工艺，包括如下步骤：

（1）上料；

（2）除蜡；

（3）双联水洗；

（4）电解抛光；

（5）双联水洗；

（6）除膜；

（7）三联水洗；

（8）出光；

（9）三联水洗；

（10）阳极氧化；

电解液的配制要求：硫酸为155g/l，草酸为25g/l，甘油18g/l，羟基乙酸为26g/l，铝离子浓度为7.5g/l。

（11）四联水洗；

（12）低温封孔；

封孔剂的配制：

1）称取各物质：氟化镍734g，醋酸钴230g，硼酸30g，硫酸锶6g。

2）将上述固体粉末搅拌均匀，按照3g/l的浓度加入去离子水，搅拌，加热，过滤后备用。

（13）四联水洗；

（14）ph封孔；

（15）三联水洗；

（16）高温封孔；

（17）三联水洗；

（18）烘干；

（19）下料检验。

以实施例1处理后的行李架为例，考察处理后行李架的各项性能。

1）耐酸耐碱性能

在18-22℃下,行李架先在ph=1的溶液中浸泡10分钟，清洗干净后再放入ph=12.5的溶液中浸泡10分钟，清洗干净后吹干，检查零件表面是否有外观变化。

实验结果描述:行李架表面无变化，符合要求。

2）耐磨且耐碱性能

按照vcs1024,369做完摩擦试验后，再按照vcs1026,8189在ph12.5下进行10分钟测试。

ph12.5溶液的配制方法：取4.4gna2hpo4·12h2o和0.3gnacl于容器中，加入0.5mol/l的naoh63.5ml，混合均匀制得。

测试结果：行李架表面无分界线，未出现腐蚀现象，表明行李架耐磨且耐碱性能优异。

3）耐中性盐雾性能

按照iso9227进行480小时的中性盐雾试验，行李架表面无腐蚀、无颜色变化。

4）耐高湿性能

按照gmw14665进行240小时的耐高湿试验，行李架表面无腐蚀、无颜色变化。

5）检查氧化膜的封闭质量

按照dinen12373-4进行测试后，可染色性≤特征值1。

6）检查氧化膜的耐蚀性—铜加速盐雾试验

按照iso9227进行48小时的cass试验，行李架表面无腐蚀、无颜色变化。

7）检查氧化膜的耐蚀性—二氧化硫腐蚀测试

din50018-sfw2.0s进行五个循环测试后，行李架表面无腐蚀、无颜色变化。

8）检查氧化膜耐刮擦试验。

通过按照vcs1024,31139的耐刮擦试验

本发明是基于申请公布号cn106637338a做出的，申请公布号cn106637338a公开的“一种汽车铝合金行李架的阳极氧化工艺”，所存在的技术问题：在满足传统的耐腐蚀及耐碱要求时,无法满足沃尔沃的耐磨且耐碱要求。

经过长时间研究，发明人偶然发现通过从如下两方面改进可以很好地解决上述问题。

1、通过对阳极氧化处理的电解液进行调整

通过对电解液进行调整，增加了氧化膜的耐磨性及韧性。

通过试验发现，草酸的用量不得超过25g/l，否则氧化膜容易显示黄色；同时草酸的用量不得低于15g/l，否则在增加耐磨性的同时无法满足氧化膜的韧性。

2、通过对封孔剂进行调整

在试验中发现，若按照cn106637338a公开的封孔剂进行阳极氧化处理，处理后的氧化膜耐磨耐碱性仅能满足ph=12.5的要求，无法满足ph=13及13.5的要求，也无法满足100℃下24小时的耐高温测试。

在对封孔剂调整后，其封孔时间相对于cn106637338a更短，节约了生产成本，同时提高了效率。

上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好地使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。