專(zhuān)利名稱(chēng)：鋁及鋁合金化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化制備陶瓷膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于表面處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及鋁及鋁合金化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化深色陶瓷膜制備方法。
背景技術(shù)：
鋁合金具有密度低，強(qiáng)度高，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，工業(yè)上廣泛使用。但其耐蝕性較差，且表面硬度、耐磨性能也很難達(dá)到較高的使用要求，因此，推動(dòng)鋁合金的腐蝕與防護(hù)技術(shù)的發(fā)展變得至關(guān)重要?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化處理在目前是一種即方便、經(jīng)濟(jì)、又有效的表面處理技術(shù)，并為其后的其它防護(hù)方法如涂層、化學(xué)鍍等提供了良好基底。通過(guò)化學(xué)反應(yīng)后，在鋁及鋁合金表面形成一層致密的金屬?gòu)?fù)合鹽轉(zhuǎn)化膜或氧化膜保護(hù)層，這層化學(xué)轉(zhuǎn)化膜是在基體金屬上直接生成的，與基體形成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到增強(qiáng)基體的耐蝕性和與其它涂鍍層材料的附著力。 鋁及鋁合金的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的防蝕能力優(yōu)于自然氧化膜，可為鋁及鋁合金提供較好的涂裝基底，且膜層很薄，含有大量的顯微網(wǎng)狀裂紋，便于涂裝過(guò)程中涂料的滲入，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化膜與涂層良好的結(jié)合，從而提高涂裝層的附著力。微弧氧化技術(shù)又稱(chēng)微弧氧化或陽(yáng)極火花沉積，是一種直接在Al、Mg、Ti、Ta、Nb、Zr 等有色金屬表面原位生長(zhǎng)陶瓷層的新技術(shù)。該技術(shù)是最近二十年來(lái)在陽(yáng)極氧化基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。20世紀(jì)30年代初，Gtoterschulze和Betz第一次報(bào)道了在高電場(chǎng)下，浸在液體里的金屬表面出現(xiàn)火花放電現(xiàn)象，且火花對(duì)氧化膜具有破壞作用。后來(lái)研究發(fā)現(xiàn)利用此現(xiàn)象也可生成氧化膜。70年代以后，前蘇聯(lián)、美國(guó)、德國(guó)等國(guó)都開(kāi)始加快了對(duì)微弧氧化技術(shù)的研究。所采用的電源模式從開(kāi)始的直流電或單向脈沖電源，改為后來(lái)的正弦交流電和交流脈沖電源。被氧化處理的基底材料主要是鋁、鎂、鈦合金。歐美國(guó)家通常將這種形成表面氧化膜的方法稱(chēng)為陽(yáng)極火花沉淀(ASD)或火花放電陽(yáng)極化(ANOF)。前蘇聯(lián)及俄羅斯則稱(chēng)之為微弧氧化(ΜΑΟ)。從文獻(xiàn)上看，美、德、俄三國(guó)基本上是獨(dú)立的發(fā)展該技術(shù)，相互間文獻(xiàn)引用很少。國(guó)內(nèi)對(duì)于微弧氧化的研究是從90年代開(kāi)始起步的，在引進(jìn)吸收俄羅斯技術(shù)的基礎(chǔ)上，以耐磨、裝飾膜層的形式開(kāi)始走向?qū)嵱秒A段，但要進(jìn)一步擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域，仍有許多工作要做?？傮w來(lái)講，國(guó)外研究水平整體高于國(guó)內(nèi)，但無(wú)論國(guó)外還是國(guó)內(nèi)現(xiàn)在都沒(méi)有進(jìn)入大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用階段，要深入了解并掌握該技術(shù)，進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，還有許多工作要做。隨著人們對(duì)微弧氧化技術(shù)的不斷探索和研究以及該技術(shù)日益表現(xiàn)出的卓越優(yōu)點(diǎn)，微弧氧化技術(shù)在表面技術(shù)領(lǐng)域會(huì)倍加受到重視，并在實(shí)際中得到廣泛的推廣和應(yīng)用。目前，微弧氧化技術(shù)在鋁及鋁合金表面形成的膜顏色較單一，多為白色陶瓷膜，色彩的單一，鋁及鋁合金表面裝飾性是其廣泛應(yīng)用所必須考慮的因素，必須滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)耐蝕性、表面色彩等多樣性的要求。因此，對(duì)陶瓷膜耐蝕性和彩色的研究具有重要的意義。而迄今為止，還沒(méi)有將化學(xué)轉(zhuǎn)化與微弧氧化結(jié)合在一起應(yīng)用于制備鋁及鋁合金深色(白色)陶瓷膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鋁及鋁合金化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化制備陶瓷膜的方法， 該方法采用化學(xué)轉(zhuǎn)化方法引入金屬離子，在鋁及鋁合金表面制備出深色(白色)微弧氧化陶瓷膜，提高氧化膜的耐腐蝕性能。不同的金屬陽(yáng)離子，在微弧氧化陶瓷膜中形成的金屬氧化物及其鹽類(lèi)的結(jié)構(gòu)不同，從而微弧氧化陶瓷膜的顏色和耐蝕性也有所不同。采用的技術(shù)方案
鋁及鋁合金化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化制備陶瓷膜的方法，其特征包括如下步驟
(1)將待處理的鋁及鋁合金清洗干凈，鎂合金經(jīng)水磨砂紙逐級(jí)打磨光亮，表面用去離子水清洗干凈；
(2)將清洗干凈的鋁及鋁合金放入化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液中，使其表面生成帶有金屬離子的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，化學(xué)轉(zhuǎn)化溶液為主成膜物質(zhì)高猛酸鉀、鉬酸鈉、稀土鈰鹽的一種或幾種與輔助成膜物質(zhì)雙氧水、氟化鈉、醋酸鎳、醋酸鈷、氟鋯酸鹽中的一種或幾種復(fù)配而成，用磷酸調(diào) pH=2 4，處理溫度為20 60°C，處理時(shí)間5_15min。(3) 將已經(jīng)生成帶有金屬離子化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的鎂合金放入微弧氧化電解液中，對(duì)其進(jìn)行微弧氧化處理，微弧氧化處理時(shí)間為15 30min。微弧氧化電解液由偏鋁酸鈉、磷酸鈉、硅酸鈉、氫氧化鈉、焦磷酸鈉、鎢酸鈉、四硼酸鈉中的一種或幾種復(fù)配而成。(4)、干燥。將微弧氧化后的鋁及鋁合金吹干，得到深色微弧氧化陶瓷膜。本發(fā)明通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化方法分別引入金屬陽(yáng)離子Mn7+、Mo6+、Ni2+、Ce2+、Co2+與的一種或幾種，形成帶有相應(yīng)金屬離子的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，將生成化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的鋁及鋁合金放入不同的微弧氧化電解液中，對(duì)其進(jìn)行微弧氧化處理，提高微弧氧化陶瓷膜的耐蝕性并賦予不同的顏色。此膜層可以提高鋁合金的裝飾性能和耐蝕性能，拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例1
ULY12鋁合金表面清洗經(jīng)水磨砂紙逐級(jí)打磨光亮，表面用去離子水清洗干凈。2、將清洗干凈的LY12鋁合金放入化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液中，使鋁合金表面生成帶有金屬離子的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化處理液為2 g/L氟化鈉、8g/L高錳酸鉀、8g/L鉬酸鈉，用磷酸調(diào)pH=2 4，處理溫度為40 60°C，處理時(shí)間為5 lOmin。3、將步驟2中已經(jīng)生成帶有金屬離子的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的鋁合金放入微弧氧化電解液中，對(duì)其進(jìn)行微弧氧化處理。微弧氧化電解液為6g/L磷酸鈉、2 g/L鎢酸鈉、4g/L四硼酸鈉，微弧氧化處理溫度為室溫，微弧氧化處理時(shí)間為15 30min。4、干燥。將微弧氧化后的LY12合金吹干，得到淡黃綠色微弧氧化陶瓷膜。實(shí)施例2
ULY12鋁合金表面清洗經(jīng)水磨砂紙逐級(jí)打磨光亮，表面用去離子水清洗干凈。2、將清洗干凈的LY12鋁合金放入化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液中，使鋁合金表面生成帶有金屬離子的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液為1 g/L氟化鈉、8g/L高錳酸鉀、5g/L醋酸鎳、5g/L鉬酸鈉，用磷酸調(diào)pH=2 4，處理溫度為40 60°C，處理時(shí)間為5 lOmin。3、將步驟2中已經(jīng)生成帶有金屬離子的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的LY12鋁合金放入微弧氧化電解液中，對(duì)其進(jìn)行微弧氧化處理。微弧氧化電解液為20g/L硅酸鈉、15g/L焦磷酸鈉、4g/ L氫氧化鈉微弧氧化處理溫度為室溫，微弧氧化處理時(shí)間為15 30min。4、干燥。將微弧氧化著色后的LY12鋁合金吹干，得到灰黑色微弧氧化陶瓷膜。實(shí)施例3
1、LY12鋁合金表面清洗LY12鋁合金經(jīng)水磨砂紙逐級(jí)打磨光亮，表面用去離子水清洗干凈。2、將清洗干凈的LY12鋁合金放入化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液中，使ALY12鋁合金表面生成帶有金屬離子的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液為6g/L高猛酸鉀、3/L氟鋯酸鉀，用磷酸調(diào) pH=2 4，處理溫度為40 60°C，處理時(shí)間為5 lOmin。3、將步驟2中已經(jīng)生成帶有金屬離子的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的LY12鋁合金放入微弧氧化電解液中，對(duì)其進(jìn)行微弧氧化處理。微弧氧化電解液為20g/L硅酸鈉、15g/L焦磷酸鈉、4g/ L氫氧化鈉微弧氧化處理溫度為室溫，微弧氧化處理時(shí)間為15 30min。4、干燥。將微弧氧化著色后的LY12鋁合金吹干，得到耐蝕性能比相應(yīng)單獨(dú)微弧氧化膜提高的白色陶瓷膜。
權(quán)利要求
1.鋁及鋁合金化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化陶瓷膜制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)鋁及鋁合金經(jīng)水磨砂紙逐級(jí)打磨光亮，表面用去離子水清洗干凈，將其放入化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液中，使鋁及鋁合金表面生成帶有金屬離子的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜；(2)將已經(jīng)生成帶有金屬離子的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的鋁及鋁合金放入微弧氧化電解液中，對(duì)其進(jìn)行微弧氧化處理，微弧氧化處理時(shí)間為15 30min ；(3)將微弧氧化著色后的鋁及鋁合金吹干，得到深色微弧氧化陶瓷膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化深色陶瓷膜制備方法，其特征在于所述化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液的組成是主成膜物質(zhì)高猛酸鉀、鉬酸鈉、稀土鈰鹽的一種或幾種與輔助成膜物質(zhì)雙氧水、氟化鈉、醋酸鎳、醋酸鈷、氟鋯酸鹽中的一種或幾種復(fù)配而成，用磷酸調(diào)pH=2 4，處理溫度為20 60°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化陶瓷膜制備方法，其特征在于所述微弧氧化電解液的組成可以是偏鋁酸鈉、磷酸鈉、硅酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、焦磷酸鈉、鎢酸鈉、四硼酸鈉中的一種或幾種復(fù)配而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁及鋁合金化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化深色陶瓷膜制備方法，其特征在于被處理的是鋁及鋁合金。
全文摘要
本發(fā)明屬于表面處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及鋁及鋁合金化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化陶瓷膜制備方法。將鋁及鋁合金清洗干凈后，首先對(duì)其進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，使其生成帶有金屬離子的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜；然后將其放入微弧氧化電解液中，對(duì)其進(jìn)行微弧氧化處理，得到深色微弧氧化陶瓷膜。本發(fā)明通過(guò)引入不同金屬陽(yáng)離子Mn7+、Mo6+、Ni2+、Ce2+、Co2+與Zr2+，在鋁及鋁合金表面形成帶有相應(yīng)金屬離子的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，然后將其放入不同的微弧氧化電解液中，微弧氧化處后得到耐蝕性提高的微弧氧化陶瓷膜，同時(shí)也可以使膜層帶上顏色。
文檔編號(hào)C23F17/00GK102242364SQ20111016989
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者張璇, 楊麗, 邵忠財(cái) 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)理工大學(xué)