專利名稱：鋁及鋁合金表面防腐處理方法及其制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種鋁及鋁合金表面防腐處理方法及其制品。
背景技術(shù)：
鋁合金具有質(zhì)量輕、散熱性能好等優(yōu)點，在通訊、電子、交通運(yùn)輸、建筑及航天航空等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在空氣中鋁合金表面會形成氧化鋁保護(hù)膜，在一般的大氣環(huán)境下，鋁合金表面的氧化鋁膜能夠有效地對鋁合金基體進(jìn)行保護(hù)，但在含有電解質(zhì)的濕氣中，例如海洋表面大氣環(huán)境，鋁合金表面容易出現(xiàn)點蝕，嚴(yán)重破環(huán)鋁合金制品的外觀，同時導(dǎo)致采用鋁或鋁合金制做的產(chǎn)品的使用壽命縮短。為了提高鋁合金的耐腐蝕性能，通常需要對鋁合金表面進(jìn)行表面成膜處理，常見的處理手段有陽極氧化處理、烤漆等，但這些エ藝都存在較大的環(huán)境污染問題。而真空鍍膜 (PVD)技術(shù)雖是ー種非常環(huán)保的鍍膜エ藝，且可鍍制的膜層種類豐富、耐磨性能優(yōu)異，但鋁合金表面通常具有較多的凹陷或孔隙，而PVDエ藝沉積的膜層通常具有基體表面的仿形結(jié)構(gòu)，且沉積于這些凹陷或空隙內(nèi)的膜層往往其它區(qū)域的要薄，所以在使用過程中，所述凹陷或空隙區(qū)域往往更容易發(fā)生點蝕，使膜層無法有效地防止鋁合金基體被防腐。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種可有效提高鋁及鋁合金防腐性能的防腐處理方法。另外，還有必要提供ー種由上述方法制得的鋁制品。ー種鋁及鋁合金表面防腐處理方法，包括以下步驟提供鋁基體；對鋁基體進(jìn)行化學(xué)除油；采用以鉬酸鹽為主要成膜劑的成膜溶液對鋁基體進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，以于鋁基體上形成一層鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜；通過真空鍍膜方法在該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜上形成由難熔化合物組成的陶瓷涂層。由上述鋁及鋁合金表面防腐處理方法所獲得的鋁制品，包括鋁基體、形成于鋁基體表面的鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜及形成于該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜上的由難熔化合物組成的陶瓷涂層，該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜是采用以鉬酸鹽為主要成膜劑的成膜溶液對鋁基體進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理形成。本發(fā)明的鋁及鋁合金表面防腐處理方法先通過化學(xué)轉(zhuǎn)化處理于鋁基體上沉積ー 層鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜，然后于該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜上鍍覆防腐、耐磨的陶瓷涂層。其中該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜一方面將鋁基體表面平整化，另ー方面鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜自身結(jié)構(gòu)致密，阻擋性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，與鋁基體結(jié)合力強(qiáng)，具有良好的防腐功能。配合外層防腐、耐磨的陶瓷涂層，可保護(hù)鈰鹽轉(zhuǎn)化膜不易受到機(jī)械損傷，使制備的鋁制品具有良好的抗腐蝕性能。


圖1為由本發(fā)明ー實施例的鋁及鋁合金表面防腐處理方法所制得的鋁合金制品的剖視示意圖。圖2為由本發(fā)明另一實施例的鋁及鋁合金表面防腐處理方法所制得的鋁合金制品的剖視示意圖。圖3為本發(fā)明一實施例的鋁及鋁合金表面防腐處理方法中所用鍍膜設(shè)備示意圖。主要元件符號說明鋁制品10鋁基體20鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30陶瓷涂層40氧化鋁層41氮化鋁層42氮氧化鋁層43氮氧化鉻層44磁控濺射設(shè)備1真空室2真空泵3轉(zhuǎn)架4鋁靶5鉻靶6氣源通道具體實施例方式本發(fā)明較佳實施例鋁及鋁合金表面防腐處理方法包括如下步驟請參閱圖1，提供鋁基體20。該鋁基體20的材質(zhì)可以為純鋁或鋁合金。對鋁基體20進(jìn)行化學(xué)除油?；瘜W(xué)除油是將鋁基體20浸漬于60_80°C的除油溶液中 30-60s。所用除油溶液為含 25-30g/L 碳酸鈉(Na2CO3)、20_25g/L 磷酸三鈉(Na3PO4 · 12H20) 及l(fā)_3g/L乳化劑的水溶液，其中所述乳化劑可用0P-10乳化剤，其主要組分為烷基酚與環(huán)氧乙烷的縮合物。對鋁基體20進(jìn)行堿蝕處理。該堿蝕處理步驟是將鋁基體20浸漬于40-50°C的堿性蝕刻液中3-k。所用堿性蝕刻液為含40-70g/L氫氧化鈉(NaOH)、10-20g/LNa3P04*12H20、 25-30g/LNa2C03及40-50g/L氟化鈉(NaF)的水溶液。該堿蝕處理一方面用于溶解消低鋁基體20上突出的部位，使鋁基體20表面趨于平整，另ー方面可進(jìn)ー步去除鋁基體20表面的油污。采用以鉬酸鹽為主要成膜劑的成膜溶液對鋁基體20進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，以于鋁基體20上形成鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30。該成膜溶液可為含8-15g/L鉬酸鈉(Na2MnO4)、l_3g/L氟化鈉及6-10g/L高錳酸鉀的水溶液，該成膜溶液的pH值為2-4。較佳地，該成膜溶液為含 10g/L鉬酸鈉、lg/L氟化鈉及8g/L高錳酸鉀的水溶液，其pH值為3。處理方法可將經(jīng)上述堿蝕處理的鋁基體20浸泡于25-40°C的該成膜溶液中4-7分鐘，浸泡過程中可攪拌成膜溶液。較佳地，浸泡過程中該成膜溶液的溫度保持為30°C，浸泡時間為5-6分鐘。
4
然后，對形成有所述鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30的鋁基體20進(jìn)行真空鍍膜處理，以在鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30上形成由難熔化合物組成的陶瓷涂層40。該陶瓷涂層40包括ー層或多層金屬難熔化合物層，該金屬難熔化合物可選自鈦、鋁、鉻、鋯及鈷的氮化物、氧化物、氮碳化物及氮氧化物中的一種或幾種的組合。在一個實施例中，該陶瓷涂層40包括ー層氧化鋁(Al2O3) 層41、ー層氮化鋁(AlN)層42及ー層氮氧化鋁(AlON)層43，該氧化鋁層41直接形成于該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30上，該氮化鋁層42形成于該氧化鋁層41上，該氮氧化鋁層43形成于該氮化鋁層42上。請參閱圖2，在另ー實施例中，該陶瓷涂層40包括ー層氮氧化鋁(AlON)層43及一層氮氧化鉻(CrON)層44。該氮氧化鋁層43直接形成于該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30上，該氮氧化鉻層44形成于該氮氧化鋁層43上。該真空鍍膜處理可采用磁控濺射或電弧離子鍍，下面以磁控濺射制備該氮氧化鋁層43及該氮氧化鉻層44為例對該真空鍍膜處理進(jìn)行說明。請參閱圖3，提供一磁控濺射設(shè)備1，磁控濺射設(shè)備1包括一真空室2、用以對真空室2抽真空的真空泵3以及與真空室2相通的氣源通道7。該真空室2內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)架4及相對設(shè)置的鋁靶5和鉻靶6。轉(zhuǎn)架4帶動鋁基體20做圓周運(yùn)行，且鋁基體20在隨轉(zhuǎn)架4運(yùn)行的同時也進(jìn)行自轉(zhuǎn)。鍍膜吋，濺射氣體與反應(yīng)氣體經(jīng)由氣源通道7進(jìn)入真空室2。在該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30上濺射該氮氧化鋁層43。將形成有該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30的鋁基體20放置于磁控濺射設(shè)備1的轉(zhuǎn)架4上，對真空室2抽真空至6. 0 X 10_3 8. 0 X 10_3Pa 后通入濺射氣體氬氣，氬氣流量為150 300sCCm(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升/分鐘)，同時通入反應(yīng)氣體氮?dú)夂脱鯕?，氧氣流量?0 60SCCm，氮?dú)饬髁繛?5 40sCCm，鋁基體20施加偏壓至-100 -300V，開啟鋁靶5，鋁靶5的功率為8 10kw，調(diào)節(jié)真空室2內(nèi)溫度為100 150°C，轉(zhuǎn)架4的轉(zhuǎn)速為0. 5 1. Orpm(revolution per minute，轉(zhuǎn)/分鐘)，對鋁基體20 濺射0. 5 1小吋，以于鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30表面形成該氮氧化鋁層43。在氮氧化鋁層43上濺射該氮氧化鉻層44。關(guān)閉鋁靶5，開啟鉻靶6，鉻靶6的功率為8 10kw，調(diào)節(jié)氧氣流量為40 lOOsccm，氮?dú)饬髁繛?0 60sCCm，其它參數(shù)保持不變，濺射0. 5 2小吋，以在該氮氧化鋁層43上沉積ー層氮氧化鉻層44。鍍膜結(jié)束后，關(guān)閉負(fù)偏壓及鉻靶6電源，停止通入氬氣和氮?dú)猓龅趸t層 44冷卻后，向真空室2內(nèi)通入空氣，打開真空室門，取出鍍覆好的鋁制品10。請參閱圖1，由上述鋁及鋁合金表面防腐處理方法所獲得的鋁制品10，包括鋁基體20、形成于鋁基體20表面的鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30及形成于該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30上的由難熔化合物組成的陶瓷涂層40。該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30是采用以鉬酸鹽為主要成膜劑的成膜溶液對鋁基體20進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理形成。該陶瓷涂層40包括ー層或多層金屬難熔化合物層， 該金屬難熔化合物可選自鈦、鋁、鉻、鋯及鈷的氮化物、氧化物、氮碳化物及氮氧化物中的一種或幾種的組合。本實施例中，該陶瓷涂層40包括ー層氧化鋁(Al2O3)層41、ー層氮化鋁 (AlN)層42及ー層氮氧化鋁(A10N)層43，該氧化鋁層41直接形成于該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30 上，該氮化鋁層42形成于該氧化鋁層41上，該氮氧化鋁層43形成于該氮化鋁層42上。請參閱圖2，在另ー實施例中，該陶瓷涂層40包括ー層氮氧化鋁(A10N)層43及一層氮氧化鉻(CrON)層44。該氮氧化鋁層43直接形成于該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30上，該氮氧化鉻層44形成于該氮氧化鋁層43上。
對由本發(fā)明的防腐處理方法所制備的鋁制品10試樣進(jìn)行35°C中性鹽霧(NaCl濃度為5% )測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鋁制品10試樣在72小時后才出現(xiàn)有腐蝕現(xiàn)象，具有良好的防腐性能。本發(fā)明的鋁及鋁合金表面防腐處理方法先通過化學(xué)轉(zhuǎn)化處理于鋁基體20上沉積一層鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30，然后于該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30上鍍覆防腐、耐磨的陶瓷涂層40。其中該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30 —方面將鋁基體20表面平整化，另ー方面鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜30自身結(jié)構(gòu)致密，阻擋性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，與鋁基體20結(jié)合力強(qiáng)，具有良好的防腐功能。配合外層防腐、 耐磨的陶瓷涂層40，可保護(hù)鈰鹽轉(zhuǎn)化膜30不易受到機(jī)械損傷，使制備的鋁制品10具有良好的抗腐蝕性能。
權(quán)利要求
1.ー種鋁及鋁合金表面防腐處理方法，包括以下步驟提供鋁基體；對鋁基體進(jìn)行化學(xué)除油；采用以鉬酸鹽為主要成膜劑的成膜溶液對鋁基體進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，以于鋁基體上形成一層鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜；通過真空鍍膜方法在該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜上形成由難熔化合物組成的陶瓷涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于該化學(xué)轉(zhuǎn)化處理是將該鋁基體浸泡于25-40°C，含8-15g/L鉬酸鈉、l_3g/L氟化鈉及6_10g/L高錳酸鉀的成膜溶液中4-7分鐘，該成膜溶液的pH值為2-4。
3.如權(quán)利要求2所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于該化學(xué)轉(zhuǎn)化處理是將該鋁基體浸泡于30°C，含10g/L鉬酸鈉、lg/L氟化鈉及8g/L高錳酸鉀的成膜溶液中 5-6分鐘，該成膜溶液的pH值為3。
4.如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于該陶瓷涂層包括 ー層或多層金屬難熔化合物層，該金屬難熔化合物選自鈦、鋁、鉻、鋯及鈷的氮化物、氧化物、氮碳化物及氮氧化物中的ー種或幾種的組合。
5.如權(quán)利要求4所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于所述陶瓷涂層包括ー層氧化鋁層、一層氮化鋁層及一層氮氧化鋁層，該氧化鋁層直接形成于該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜上，該氮化鋁層形成于該氧化鋁層上，該氮氧化鋁層形成于該氮化鋁層上。
6.如權(quán)利要求4所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于所述陶瓷涂層包括一層氮氧化鋁層及一層氮氧化鉻層，該氮氧化鋁層直接形成于該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜上，該氮氧化鉻層形成于該氮氧化鋁層上。
7.如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于所述真空鍍膜方法為磁控濺射或電弧離子鍍中的ー種。
8.如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于該鋁合金表面防腐處理方法還包括在所述浸鋅處理前對鋁基體進(jìn)行堿蝕處理的步驟，該堿蝕處理是將該鋁基體浸漬于 40-50°C，含 40-70g/LNa0H、10-20g/LNa3P04 · 12H20、25_30g/LNa2C03 及 40_50g/ LNaF的水溶液中3-5s。
9.如權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法，其特征在于所述化學(xué)除油是將鋁基體浸漬于 60-80°C，含 25-30g/LNa2C03、20-25g/LNa3P04 · 12H20 及 l_3g/L 乳化劑的水溶液 30-60s。
10.一種由權(quán)利要求1-9的任意一項所述的鋁及鋁合金表面防腐處理方法所制備的鋁
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋁及鋁合金表面防腐處理方法，包括以下步驟提供鋁基體；對鋁基體進(jìn)行化學(xué)除油；采用以鉬酸鹽為主要成膜劑的成膜溶液對鋁基體進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，以于鋁基體上形成一層鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜；通過真空鍍膜方法在該鉬酸鹽轉(zhuǎn)化膜上形成由難熔化合物組成的陶瓷涂層。本發(fā)明提供一種上述防腐處理方法制得的鋁制品。
文檔編號C23C14/06GK102560491SQ20101061478
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者張新倍, 毛盾, 蔣煥梧, 陳文榮, 陳正士 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司