一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法
【专利摘要】一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法，其特征在于经过表面除污、碱性腐蚀、化学抛光等预处理，之后采用硫酸140～160g/L、硫酸铝2～4g/L、硫酸镍2～4g/L、草酸4～10g/L、酒石酸15～25g/L、磺基水杨酸5～20g/L的复合电解液在室温下选取带梯形波脉冲信号电流进行阳极氧化，之后在沸水中进行封孔处理。本发明的有益之处在于：本发明的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法提高了成膜速度、常温氧化、能耗低，而且所制备的近共晶铝硅合金阳极氧化膜的孔致密均匀，硬度较高，耐蚀性能好。
【专利说明】
一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法
技术领域
[0001]本发明属于阳极氧化膜技术领域，具体涉及一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法。
【背景技术】
[0002]铝硅合金由于具有重量轻、强度高、成形性好、价格适中、回收利用率高等优点，被广泛应用于汽车、航空航天等领域。但是由于其他合金元素的存在，增加了合金的腐蚀敏感性，在大气环境下容易发生腐蚀而被破坏，需要对其进行表面处理以显著提高合金的耐蚀性和装饰性能。
[0003]铝合金的表面处理技术发展迅速，其中阳极氧化是目前常用和发展最快的方法。其工艺简单、经济环保，制得的氧化膜具有良好的耐蚀性以及耐磨性。但是近共晶铝硅合金由于硅含量较高，容易造成硅的偏析，阻碍电流的畅通，使用常规的阳极氧化技术难以获得性能优良的氧化膜。
[0004]阳极氧化膜要求铸造铝合金较高的表面性能，尤其是表面硬度、耐腐蚀性以及耐磨性，这些性能关系到阳极氧化膜的使用寿命。阳极氧化膜的厚度、封孔质量和耐磨性等组成了铸造铝合金质量最关键的几项指标，其中耐磨性和阳极氧化膜的厚度是阳极氧化铝使用寿命的一个标志。封孔质量则反映氧化膜耐腐蚀性的重要指标。
[0005]在现有的阳极氧化铝的制备过程中，有两个难点:第一，在阳极氧化工序中，生产高膜厚的型材需要的时间较长，大约50分钟时间，发热量大，容易出现阳极氧化膜结构疏松的情况。按照常规的氧化槽的槽液温度在18?22 0C时，生产出来的阳极氧化膜的耐磨性很差，而且对封孔质量也有影响。第二是封孔工序，阳极氧化膜厚度越大，越难把阳极氧化膜孔封闭住。然而，这些铝合金阳极氧化工艺生产过程能耗较大，铝合金阳极氧化膜的性能不是特别优异。
【发明内容】
[0006]为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法，从而解决现有的铸造铝硅合金耐磨性差、封孔质量差和耐腐蚀性差的技术问题，而且该方法在提高成膜速度的同时扩大了阳极氧化的反应温度范围。
[0007]—种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法，其特征在于包括以下步骤:
[0008](I)表面除污:将近共晶铝硅合金进行线切割，获得比较规则、干净平整的表面，用蒸馏水洗净;在80°C?90°C的第一碱性溶液中对近共晶铝硅合金件进行表面除油污90s，之后水洗，得到表面除污后近共晶铝硅合金件；
[0009](2)碱性腐蚀:将得到的表面除污后近共晶铝硅合金件在80 0C?90 0C的第二碱性溶液中进行碱性腐蚀90s，之后水洗，得到碱性腐蚀后的近共晶铝硅合金件；
[0010](3)重复步骤(I)和步骤(2);
[0011](4)化学抛光:将步骤(3)处理后的近共晶铝硅合金件在酸性溶液中进行化学抛光，水洗得到非常亮的银灰色表面，观察近共晶铝硅合金表面水膜连续后进行后续步骤；
[0012](5)阳极氧化:将步骤(4)处理后的近共晶铝硅合金件作为阳极，铅板作为阴极，置于复合电解液中，在常温下采用带波形的脉冲电源进行阳极氧化，得到负载有阳极氧化膜的近共晶铝硅合金；
[0013](6)封孔:将负载有阳极氧化膜的近共晶铝硅合金放在95°C?100 V的沸水中进行封孔。
[0014]进一步地，前述步骤(5)中的复合电解液采用磺基水杨酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、硫酸高铈中的任意两种以上作为阳极氧化时的氧化硬膜剂。
[0015]进一步地，前述步骤(5)中的复合电解液包括:硫酸140?160g/L，硫酸铝2?4g/L，硫酸镍2?4g/L，草酸4?10g/L，酒石酸15?25g/L，磺基水杨酸5?20g/L。
[0016]进一步地，前述步骤(5)中的在常温下采用带波形的脉冲电源进行阳极氧化的具体工艺参数为:电流密度为2.8?3.2A/dm2，频率为40?60Hz，占空比为40%?60%，阳极氧化时间为20?40min，阳极氧化过程采用气体搅拌的方式散热。
[0017]更进一步地，前述步骤(I)中的第一碱性溶液为磷酸钠、碳酸钠与曲拉通的混合溶液。
[0018]更进一步地，前述步骤(2)中的第二碱性溶液为氢氧化钠溶液。
[0019]更进一步地，前述步骤(4)中的酸性溶液为硝酸和氢氟酸的混合溶液，前述氢氟酸浓度为40 %，前述的硝酸浓度为65 %，在常温下采用的体积比为硝酸:氢氟酸=5:1。
[0020]更进一步地，前述步骤(5)中的复合电解液包括硫酸160g/L，硫酸铝4g/L，硫酸镍2g/L，草酸6g/L，酒石酸20g/L，磺基水杨酸10g/L。
[0021]更进一步地，前述步骤(5)中的在常温下采用带波形的脉冲电源进行阳极氧化的具体工艺参数为:电流密度位3.2A/dm2，频率为50Hz，占空比为50%，阳极氧化时间为30mino
[0022]本发明的有益之处在于:
[0023]本发明的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法采用的硫酸溶液浓度相对较低比现有技术采用的较高浓度的硫酸溶液环境友好性强；
[0024]本发明的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法采用带波形的脉冲电源，形成连续性好、较厚的膜层，而常规的阳极氧化表面处理易“烧蚀”，氧化膜表面的连续性和膜层厚度都不如本发明；
[0025]本发明的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法生产出来的近共晶铝硅合金阳极氧化膜结合力好，不易产生变形、脱落；
[0026]采用本发明的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法生产出来的近共晶铝硅合金阳极氧化膜能满足铸造铝合金的需要，相比于含硅量较低的铝型材，有较宽的使用范围，可以满足用户更高的需求；
[0027]本发明的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法与对反应温度要求较高的硬质阳极氧化相比，只需要在常温条件下就能进行反应，减少了能耗，节省了能源和成本；
[0028]本发明的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法形成氧化膜速度较快，而且工艺简单、经济环保，制得的近共晶铝硅合金阳极氧化膜具有良好的耐蚀性以及耐磨性。
【附图说明】
[0029]图1为本发明的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法的实施例I制备的封孔阳极氧化膜的SEM图；
[0030]图2为本发明的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法的实施例2制备的封孔阳极氧化膜的SEM图；
[0031]图3为本发明的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法的实施例3制备的封孔阳极氧化膜的SEM图；
[0032]图4为本发明的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法的实施例4制备的封孔阳极氧化膜的SEM图。
【具体实施方式】
[0033]实施例1
[0034]—种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法，包括以下步骤:
[0035](I)预处理
[0036]将近共晶铝硅合金进行线切割，获得比较规则、干净平整的表面，用蒸馏水洗净；在80 °C?90 °C的第一碱性溶液磷酸钠、碳酸钠与曲拉通的混合溶液中对近共晶铝硅合金件进行表面除油污90s后，水洗;在80°C?90°C的第二碱性溶液氢氧化钠溶液中进行碱性腐蚀90s后，水洗;在酸性溶液中进行化学抛光，水洗得到非常亮的银灰色表面，酸性溶液为硝酸和氢氟酸的混合溶液，氢氟酸浓度为40%，硝酸浓度为65%，在常温下采用的体积比为硝酸:氢氟酸=5:1;观察近共晶铝硅合金表面水膜连续后进行阳极氧化；
[0037](2)阳极氧化处理
[0038]将近共晶铝硅合金件作为阳极，铅板作为阴极，置于复合电解液中，在常温下采用带波形的脉冲电源进行阳极氧化30min，得到阳极氧化膜。所述复合溶液为:硫酸160g/L，硫酸铝4g/L，硫酸镍2g/L，草酸6g/L，酒石酸20g/L，磺基水杨酸5g/L;所述的在常温下采用带波形的脉冲电源进行阳极氧化的具体工艺参数为:电流密度为3.2A/dm2，频率为50Hz，占空比为50%;
[0039](3)封孔
[0040]将负载有阳极氧化膜的近共晶铝硅合金放在95°C?100°C的沸水中进行封孔。
[0041]实施例1所制备的封孔阳极氧化膜的膜层结构表征图1所示。从图中可以观察氧化膜孔呈六角蜂窝状结构，氧化膜表面致密，所得的氧化膜厚度为10.89μπι，热震试验发现氧化膜层无变形脱落，结合力好。
[0042]实施例2
[0043]—种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法，包括以下步骤:
[0044](I)预处理
[0045]将近共晶铝硅合金进行线切割，获得比较规则、干净平整的表面，用蒸馏水洗净；在80 °C?90 °C的第一碱性溶液磷酸钠、碳酸钠与曲拉通的混合溶液中对近共晶铝硅合金件进行表面除油污90s后，水洗;在80°C?90°C的第二碱性溶液氢氧化钠溶液中进行碱性腐蚀90s后，水洗;在酸性溶液中进行化学抛光，水洗得到非常亮的银灰色表面，酸性溶液为硝酸和氢氟酸的混合溶液，氢氟酸浓度为40%，硝酸浓度为65%，在常温下采用的体积比为硝酸:氢氟酸=5:1;观察近共晶铝硅合金表面水膜连续后进行阳极氧化；
[0046](2)阳极氧化处理
[0047]将近共晶铝硅合金件作为阳极，铅板作为阴极，置于复合电解液中，在常温下采用带波形的脉冲电源进行阳极氧化30min，得到阳极氧化膜。所述复合溶液为:硫酸160g/L，硫酸铝4g/L，硫酸镍2g/L，草酸6g/L，酒石酸20g/L，磺基水杨酸6g/L;所述的在常温下采用带波形的脉冲电源进行阳极氧化的具体工艺参数为:电流密度为3.2A/dm2，频率为50Hz，占空比为50%;
[0048](3)封孔
[0049 ]将负载有阳极氧化膜的近共晶铝硅合金件放在95 °C?100 °C的沸水中进行封孔。
[0050]本实施例2所制备的封孔阳极氧化膜的膜层结构表征图2所示。从图中可以观察氧化膜孔呈六角蜂窝状结构，氧化膜表面致密，所得的氧化膜厚度为12.78μπι，热震试验发现氧化膜层无变形脱落，结合力好。
[0051 ] 实施例3
[0052]一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法，包括以下步骤:
[0053](I)预处理
[0054]将近共晶铝硅合金进行线切割，获得比较规则、干净平整的表面，用蒸馏水洗净；在80 °C?90 °C的第一碱性溶液磷酸钠、碳酸钠与曲拉通的混合溶液中对近共晶铝硅合金件进行表面除油污90s后，水洗;在80°C?90°C的第二碱性溶液氢氧化钠溶液中进行碱性腐蚀90s后，水洗;在酸性溶液中进行化学抛光，水洗得到非常亮的银灰色表面，酸性溶液为硝酸和氢氟酸的混合溶液，氢氟酸浓度为40%，硝酸浓度为65%，在常温下采用的体积比为硝酸:氢氟酸=5:1;观察近共晶铝硅合金表面水膜连续后进行阳极氧化；
[0055](2)阳极氧化处理
[0056]将近共晶铝硅合金件作为阳极，铅板作为阴极，置于复合电解液中，在常温下采用带波形的脉冲电源进行阳极氧化30min，得到阳极氧化膜。所述复合溶液为:硫酸160g/L，硫酸铝4g/L，硫酸镍2g/L，草酸6g/L，酒石酸20g/L，磺基水杨酸8g/L;所述的在常温下采用带波形的脉冲电源进行阳极氧化的具体工艺参数为:电流密度为3.2A/dm2，频率为50Hz，占空比为50%;
[0057](3)封孔
[0058]将负载有阳极氧化膜的近共晶铝硅合金放在95°C?100 °C的沸水中进行封孔。
[0059]本实施例3所制备的封孔阳极氧化膜的膜层结构表征图3所示。从图中可以观察氧化膜孔呈六角蜂窝状结构，氧化膜表面比较致密，所得的氧化膜厚度为16.23μπι，热震试验发现氧化膜层无变形脱落，结合力好。
[0060]实施例4
[0061]—种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法，包括以下步骤:
[0062](I)预处理
[0063]将近共晶铝硅合金进行线切割，获得比较规则、干净平整的表面，用蒸馏水洗净；在80 °C?90 °C的第一碱性溶液磷酸钠、碳酸钠与曲拉通的混合溶液中对近共晶铝硅合金件进行表面除油污90s后，水洗;在80°C?90°C的第二碱性溶液氢氧化钠溶液中进行碱性腐蚀90s后，水洗;在酸性溶液中进行化学抛光，水洗得到非常亮的银灰色表面，酸性溶液为硝酸和氢氟酸的混合溶液，氢氟酸浓度为40%，硝酸浓度为65%，在常温下采用的体积比为硝酸:氢氟酸=5:1;观察近共晶铝硅合金表面水膜连续后进行阳极氧化；
[0064](2)阳极氧化处理
[0065]将近共晶铝硅合金件作为阳极，铅板作为阴极，置于复合电解液中，在常温下采用带波形的脉冲电源进行阳极氧化30min，得到阳极氧化膜。所述复合溶液为:硫酸160g/L，硫酸铝4g/L，硫酸镍2g/L，草酸6g/L，酒石酸20g/L，磺基水杨酸6g/L;所述的在常温下采用带波形的脉冲电源进行阳极氧化的具体工艺参数为:电流密度为3.2A/dm2，频率为50Hz，占空比为50%;
[0066](3)封孔
[0067]将负载有阳极氧化膜的近共晶铝硅合金放在95°C?100°C的沸水中进行封孔。
[0068]实施例4所制备的封孔阳极氧化膜的膜层结构表征图4所示。从图中可以观察氧化膜孔呈六角蜂窝状结构，氧化膜表面致密，所得的氧化膜厚度为18.29μπι，热震试验发现氧化膜层无变形脱落，结合力好。
[0069]应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【主权项】
1.一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法，其特征在于包括以下步骤: (1)表面除污:将近共晶铝硅合金进行线切割，获得比较规则、干净平整的表面，用蒸馏水洗净;在80 °C?90°C的第一碱性溶液中对近共晶铝硅合金件进行表面除油污90s，之后水洗，得到表面除污后近共晶铝硅合金件； (2)碱性腐蚀:将得到的表面除污后近共晶铝硅合金件在80°C?90°C的第二碱性溶液中进行碱性腐蚀90s，之后水洗，得到碱性腐蚀后的近共晶铝硅合金件； (3)重复步骤(I)和步骤(2); (4)化学抛光:将步骤(3)处理后的近共晶铝硅合金件在酸性溶液中进行化学抛光，水洗得到非常亮的银灰色表面，观察近共晶铝硅合金表面水膜连续后进行后续步骤； (5)阳极氧化:将步骤(4)处理后的近共晶铝硅合金件作为阳极，铅板作为阴极，置于复合电解液中，在常温下采用带波形的脉冲电源进行阳极氧化，得到负载有阳极氧化膜的近共晶招娃合金件； (6)封孔:将负载有阳极氧化膜的近共晶铝硅合金件放在95°C?100°C的沸水中进行封孔。2.根据权利要求1所述的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法，其特征在于，步骤(5)中所述的复合电解液采用磺基水杨酸、酒石酸、柠檬酸、草酸、硫酸高铈中的任意两种以上作为阳极氧化时的氧化硬膜剂。3.根据权利要求1或2所述的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法，其特征在于，步骤(5)中所述的复合电解液包括:硫酸140?160g/L，硫酸铝2?4g/L，硫酸镍2?4g/L，草酸4?10g/L，酒石酸15?25g/L，磺基水杨酸5?20g/L。4.根据权利要求3所述的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法，其特征在于，步骤(5)中所述的在常温下采用带波形的脉冲电源进行阳极氧化的具体工艺参数为:电流密度为2.8?3.2A/dm2，频率为40?60Hz，占空比为40 %?60%，阳极氧化时间为20?40min，阳极氧化过程采用气体搅拌方式散热。5.根据权利要求4所述的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法，其特征在于，步骤(I)中所述的第一碱性溶液为磷酸钠、碳酸钠与曲拉通的混合溶液。6.根据权利要求5所述的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的第二碱性溶液为氢氧化钠溶液。7.根据权利要求6所述的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法，其特征在于，步骤(4)中所述酸性溶液为硝酸和氢氟酸的混合溶液，所述氢氟酸浓度为40%，所述硝酸浓度为65%，在常温下采用的体积比为硝酸:氢氟酸=5:1。8.根据权利要求7所述的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法，其特征在于，步骤(5)中所述的复合电解液包括硫酸160g/L，硫酸铝4g/L，硫酸镍2g/L，草酸6g/L，酒石酸20g/L，磺基水杨酸10g/L。9.根据权利要求8所述的一种用磺基水杨酸制备近共晶铝硅合金阳极氧化膜的方法，其特征在于，步骤(5)中所述的在常温下采用带波形的脉冲电源进行阳极氧化的具体工艺参数为:电流密度为3.2A/dm2，频率为50Hz，占空比为50 %，阳极氧化时间为30min。
【文档编号】C25D11/16GK105951153SQ201610543354
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】黄宏军, 李双双, 左晓姣, 董福宇, 袁晓光
【申请人】沈阳工业大学