铝合金表面处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及铝合金表面处理工艺。
【背景技术】
[0002]表面技术主要是通各种方法或途径来改变金属表面或非金属表面的形态、化学成分和组织结构，提高材料抵御环境能力和赋予材料表面功能特性，以满足人类各种需要的一项技术。表面技术不仅是一门广博精深和具有极高使用价值的基础技术，还是新兴的边缘性科学，在学术上丰富了材料科学、冶金学、电子学、物理学、化学等科学，开辟了新兴的研究领域。表面技术是产品加工工艺的需要工序之一，先进的表面技术，对于各类产品，能起到改善产品质量、增加花色产品、提高产品附加值，对拓宽国内外市场有着重要意义。
[0003]社会主义市场经济条件下的产品竞争，关键在于技术竞争，而工业现代化的发展，对各种设备零部件表面性能的要求越来越高，特别是在高速度、高温、高压、重载，腐蚀介质条件下工作的零件，其材料的破坏往往自表面损坏造成整个零件失败，最终导致设备停产。因此，改善材料的表面性能，会有效的延长使用寿命、节约能源、提高生产力、减少环境污染，表面技术的最大优势就是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表面功能薄层，使零件具有了比本体材料更高的耐蚀性，耐磨性、抗腐蚀性和耐商温性等。采用表面技术的平均效益高达5 — 20倍以上，表面技术能直接针对许多重金属零部件的失效原因，实行局部表面强化、修复、预保护.以达到延长使用寿命或者重新回复使用价值的目的。若再考虑在能源、原材料和停机等方面节约的费用，其经济价值和社会价值更是显而易见。表面技术具备了先进制造技术最基本的特征，即:优质、高效、低耗，因此它本身不仅属于先进制造技术。而且其研究、推广和应用将为先进制造技术的发展提供必要的工艺支持。
[0004]表面技术有着广泛的涵义，综合看来，大致可以分为以下几个部分:
[0005](I)表面技术的基础和应用理论。
[0006](2)表面加工技术。
[0007](3)表面分析和测试技术。
[0008](4)表面工程技术设计。
[0009]表面覆盖技术设计的范围很广，包括电镀、电腐蚀、真空镀、化学镀、热喷镀、涂装、化学转化膜等方面。它在装饰性方面能赋予产品丰富的色彩，提高产品的外观质量；它在保护性方面能提高产品的耐蚀性而延长使用寿命；它在功能性方面能提高产品耐磨性、导电性、反射率、耐热性、润滑性、焊接性等特殊功能。
[0010]表面技术的发展及应用
[0011]表面技术的使用，自古至今已经经历了几千年或者更长的岁月，每项表面技术的形成都有着许多的实验和失败。随着近几十年的经济和科技的迅猛发展，表面技术也有了很大程度上的改进，其应用也越来越广泛。
[0012]当前，表面技术已经发展成为利用有关现代物理化学、金属学等方面新技术的边缘性综合技术。正在形成一个重要的现代化科学体系，先进国家的表面处理都向低能源、低污染、高质量、低成本、多花色、功能性电镀等方面发展，并在电镀设备、电镀添加剂等方面均己形成系列。近年来，我国在低温去油、提高防护装饰性镀层的防锈性能、开发新的镀层、扩大功能镀层的应用、电镀与涂装相结合，贵金属电镀、干法镀、涂装新工艺方面也作了不少工作，表面处理工艺技术日益蓬勃发展，将铝及铝合金置于适当的电解液(一般酸性电解液)中作为阳极进行通电处理，此理过程称为阳极氧化。经过阳极氧化，铝表面能生成厚度为几个至几百微米的氧化膜，这层氧化膜是多孔蜂窝状的，改变电解液和工艺条件，就能得到不同结构和性质的阳极氧化膜。
[0013]阳极氧化膜的分类
[0014]阳极氧化膜根据其应用和膜的特性可以分为以下几种类型。
[0015](I)防护性膜。主要用于提高铝制品的耐腐蚀性，并具有一定的抗污染能力，无装饰性的特殊要求。
[0016](2)防护一装饰性膜。阳极氧化生成的透明膜，可以着色处理，能得到鲜艳的各种颜色，也能得到与瓷质相似的瓷质氧化膜。
[0017](3)耐磨性膜。包括硬质氧化膜，用于提高制品表面的耐磨性，这种氧化膜层较厚，一般也具有相当的耐腐蚀性。
[0018](4)电绝缘膜。表面呈致密状，又叫阻挡型氧化膜，有很好的电绝缘型和有高的介电常数，可作电解电容的介质材料。
[0019](5)油漆底层膜。由于氧化膜具有多孔性和良好的吸附特性，能使漆膜或有机膜与铝基体牢固结合。
[0020]为了正确选用有效的防腐蚀方法，从根本上说，一方面要了解具体腐蚀过程的控制因素，另一方面要了解各种防腐蚀方法按其控制腐蚀的作用性质的分类，以便针对腐蚀过程的控制因素选用那些能进一步增强此种控制程度的防腐蚀方法。就是说，要使该防腐蚀方法控制腐蚀的作用性质同腐蚀过程的控制因素相一致才会取得最好的防腐蚀效果。
[0021](I)对于由热力学稳定性控制的腐蚀过程:可采用贵金属或半贵金属，或往合金中加入合金元素以提高合金的热力学稳定性，也可以采用完全抑制腐蚀反应(阴、阳极反应都抑制)的一切措施，包括用涂层完全隔绝金属与环境介质的接触，也包括从溶液中完全去除H+、溶氧等去极化剂，因为后二者也属于提高体系得热力学稳定性的方法之列。
[0022](2)对于阳极控制的腐蚀过程:可以选用那些更容易钝化的合金或往合金中加入阴极性合金元素(例如Pd)以促进阳极钝化，使之实现更稳定的钝化。此外，也可以往介质中添加阳极性缓蚀剂，或施加阳极保护，以进一步增强腐蚀过程的阳极控制程度，减轻腐蚀。
[0023](3)对于阴极控制的腐蚀过程:应该采取进一步增强阴极控制的措施，主要是使用阴极性缓蚀剂或施加阴极保护，也可以采用纯化金属与合金的办法以减少合金中的阴极性杂质或夹杂物，或者使用含析氢过电位高的合金元素的合金以控制析氢腐蚀。
[0024]铝及铝合金阳极氧化机理
[0025]铝及铝合金阳极氧化过程中作为阳极，阴极只起到了导电和析氢的作用。当铝合金元素或杂质元素溶于电解液中后，有可能在阴极上还原析出。常见的电解液为酸性，一般主要成分为含氧酸。进行阳极氧化时，阳极的电极反应是水放电析出原子氧，原子氧有很强的氧化能力，它与阳极上的铝作用生成氧化物，并放出大量的热。由于氧化膜的化学性质具有两重性，即在酸性溶液中呈碱性，在碱性溶液中呈酸性，因此，在氧化膜的生长、厚度增厚的同时也伴随着氧化膜的溶解，并且溶解反应的作用越来越明显。氧化铝生成与溶解是同时进行的，如果是足够长的时间，生成的氧化膜会完全溶于电解液中，因此氧化膜是表面来不及溶解的氧化铝，只有当氧化铝的生成速度大于溶解速度是，氧化膜才能不断增厚。阳极氧化一开始，工件表面立即生成一层致密的具有很高绝缘性的氧化铝。厚度为0.1—lym，称为阻挡层。随着氧化膜的生成，电解液对膜的溶解作用也就开始了。由于膜不均匀，膜薄的地方首先被电压击穿，局部发热，氧化膜加速溶解，形成了孔隙，即生成了多孔层。电解液通过孔隙到达工件表面，使反应不断进行。由于氧化膜的生成，又伴有氧化膜的溶解，反复进行。部分氧化膜在电解液中溶解将有助于与氧化膜的继续生成。否则，因为氧化膜的电绝缘性将阻止电流的通过，而使氧化膜的生成停止。
[0026]氧化膜的生长过程包括二个相辅相成的方面:膜的电化学生成过程与膜的化学溶解过程，两者缺一不可。并且膜的生长过程必须大于膜的溶解过程，才能获得足够厚度的氧化膜。但是究竟是氧离子迁移通过阻挡层到达基体进行反应，还是铝离子迁移通过阻挡层到达膜层一溶液界面处进行反应呢？很多学者认为，膜的生长发生在阻挡层一基体界面处，即认为迁移通过阻挡层的是氧离子。
【发明内容】
[0027]本发明的目的在于提出一种铝合金表面处理工艺。
[0028]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0029]一种铝合金表面处理工艺，从铝板带开始，经过该工艺处理的铝合金板材下线后可直接组装产品，包括:开卷——冲压成型——油清洗——超声波脱脂处理——清水漂洗——表面处理——清水喷淋漂洗——热风循环烘干。油清洗包括油清洗系统、过滤系统和真空系统，其中，油清洗系统使用专用油作为清洗液。表面处理采用阳极氧化处理，表面色泽呈亮白色。清水漂洗水温70度——90度，水压2MPa。
【具体实施方式】
[0030]实施例1
[0031]一种铝合金表面处理工艺，从铝板带开始，经过该工艺处理的铝合金板材下线后可直接组装产品，包括:开卷——冲压成型——油清洗——超声波脱脂处理——清水漂洗——表面处理——清水喷淋漂洗——热风循环烘干。油清洗包括油清洗系统、过滤系统和真空系统，其中，油清洗系统使用专用油作为清洗液。表面处理采用阳极氧化处理，表面色泽呈亮白色。清水漂洗水温70度——90度，水压2MPa。
[0032]阳极氧化液为磷酸100g/L，硫酸5g/L。
[0033]实施例2
[0034]一种铝合金表面处理工艺，从铝板带开始，经过该工艺处理的铝合金板材下线后可直接组装产品，包括:开卷——冲压成型——高压水清洗——超声波脱脂处理——清水漂洗——表面处理——清水喷淋漂洗——热风循环烘干。高压水清洗包括高压清洗、脱脂和漂洗，脱脂将水温加热到45度，用脱脂剂对表面喷淋刷洗。表面处理采用阳极氧化处理，表面色泽呈亮白色。清水漂洗水温70度——90度，水压2MPa。
[0035] 阳极氧化液为磷酸200g/L，硫酸25g/L。
【主权项】
1.一种铝合金表面处理工艺，其特征在于从铝板带开始，经过该工艺处理的铝合金板材下线后可直接组装产品，包括:开卷一冲压成型一油清洗一超声波脱脂处理一清水漂洗——表面处理——清水喷淋漂洗——热风循环烘干。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的油清洗包括油清洗系统、过滤系统和真空系统，其中，油清洗系统使用专用油作为清洗液。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的表面处理采用阳极氧化处理，表面色泽呈亮白色，阳极氧化液为磷酸100-200g/L，硫酸5-25g/L。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的清水漂洗水温70度——90度，水压 2MPa。
【专利摘要】本发明公开了一种铝合金表面处理工艺，从铝板带开始，经过该工艺处理的铝合金板材下线后可直接组装产品，包括：开卷——冲压成型——油清洗——超声波脱脂处理——清水漂洗——表面处理——清水喷淋漂洗——热风循环烘干。油清洗包括油清洗系统、过滤系统和真空系统，油清洗系统使用专用油作为清洗液。表面处理采用阳极氧化处理，表面色泽呈亮白色。清水漂洗水温70度—90度，水压2MPa。该工艺流程简单，表面残油量小，耐腐蚀性能好，色泽均匀、一致。
【IPC分类】C25D11/16, C25D11/04, C25D11/08
【公开号】CN105586620
【申请号】CN201410573422
【发明人】张明
【申请人】无锡华冶钢铁有限公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年10月23日