本發(fā)明涉及純鋁及鋁合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種純鋁及鋁合金表面黑色微弧氧化膜層制備方法。

背景技術(shù)：

純鋁及鋁合金具有密度小、強(qiáng)度高、易成型等特性，因而被應(yīng)用于幾乎遍及所有工業(yè)部門。但是純鋁及鋁合金的耐磨、耐腐蝕性能較差，耐熱性低，剛度小等，其應(yīng)用受到很大限制。微弧氧化，又稱等離子體微弧氧化，它是將鎂、鋁、鈦等金屬及其合金置于電解質(zhì)溶液中，在高溫、高壓、熱化學(xué)、等離子體化學(xué)和電化學(xué)等共同作用下使材料的表面產(chǎn)生火花放電生成陶瓷膜層的方法。該技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單，環(huán)境污染少、效率高等特點(diǎn)，且微弧氧化陶瓷膜具有膜基結(jié)合力強(qiáng)、耐磨損、耐腐蝕、耐高溫氧化以及絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)，因此利用微弧氧化對(duì)純鋁及鋁合金進(jìn)行表面處理具有良好的前景。隨著純鋁及鋁合金微弧氧化表面處理技術(shù)的日趨完善和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，對(duì)MAO表面處理技術(shù)提出了裝飾性需求，希望MAO技術(shù)實(shí)現(xiàn)色澤多元化。黑色因?yàn)槠浜裰亍⒋髿舛粡V泛應(yīng)用于多種場(chǎng)合。目前國(guó)內(nèi)對(duì)鋁合金的黑色微弧氧化膜層制備已經(jīng)有一定研究。如重慶大學(xué)的張金彬等人分別采用Fe-Cr-Co系和W-P-Mo系兩種電解液在LC4鋁合金表面制備了黑色微弧氧化膜層(張金彬.鋁合金表面微弧氧化等離子體氧化黑色陶瓷膜制備工藝及其成膜機(jī)理研究.重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005)；華南理工大學(xué)張永君在含硅酸鹽、磷酸鹽和釩酸鹽的電解液中在ADC12壓鑄鋁合金制備了黑色的微弧氧化膜層(張永君.鋁合金表面微弧氧化-黑化一體化技術(shù)研究.材料科學(xué)與工藝，2007(5))；哈爾濱工業(yè)大學(xué)吳振東等人通過(guò)在電解液中添加含Cr的著色劑在LY12鋁合金表面制備了黑色的微弧氧化膜層(吳振東.LY12鋁合金微弧氧化黑色陶瓷膜結(jié)構(gòu)及耐腐蝕性能研究.稀有金屬與工程，2007(36))。上述文獻(xiàn)報(bào)告中所制備膜層均在含Cu的鋁合金基體上制備。而吳振東還提出，鋁合金中的Cu元素對(duì)于黑膜的形成有一定的作用。到目前為止，尚未見(jiàn)到在純鋁表面制備黑色微弧氧化膜層的文獻(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于能夠提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低可以同時(shí)在純鋁及鋁合金表面制備出質(zhì)量可靠的黑色微弧氧化膜層的方法。

一種純鋁及鋁合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域金微弧氧化黑色陶瓷膜制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟一，純鋁或者鋁合金表面除油清洗

將試件放入濃度為20-100g/L的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液中清洗2-5min中；

步驟二，水洗

用50℃-60℃的溫水清洗純鋁或者鋁合金表面；

步驟三，微弧氧化著色

經(jīng)步驟一和二處理后的純鋁或者鋁合金，用鋁線連接后放入電解槽中，用配制的微弧氧化著色處理液進(jìn)行微弧氧化著色，電源參數(shù)為：頻率50Hz-2000Hz，占空比5％-50％，開(kāi)動(dòng)攪拌系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，調(diào)節(jié)電流，電流密度為5A/dm2-30A/dm2，工作時(shí)間為10-60min，處理過(guò)程中電解液溫度控制在40℃以下；

步驟四，干燥

將微弧氧化著色后的純鋁或者鋁合金，自然風(fēng)干或晾干，得到純鋁或者鋁合金微弧氧化黑色陶瓷膜；

所述配制的微弧氧化著色處理液是先取蒸餾水倒入設(shè)備中，在室溫下加入試劑，加入試劑的順序及濃度范圍是：磷酸鈉15g/L-30g/L，氫氧化鉀0.5g/L-4g/L，鎢酸鈉4-12g/L、鉬酸鈉4-12g/L和偏釩酸銨2-6g/L，并在添加過(guò)程中不斷攪拌，待一種試劑完全溶解后再加另一種試劑，添加完畢后，繼續(xù)攪拌至試劑形成的溶解。

所述磷酸鈉15g/L-30g/L，氫氧化鉀0.5g/L-4g/L，鎢酸鈉4-12g/L、鉬酸鈉4-12g/L和偏釩酸銨2-6g/L的比例為1:1:1:1:1:1。

所述化學(xué)試劑均為分析純，配置處理液時(shí)皆用蒸餾水。

顏色的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T 14952.3-94，以RGB常用顏色表中的RGB值作為參照色標(biāo)，當(dāng)RGB值都為0時(shí)為純黑色，采用目測(cè)觀察法。

純鋁及鋁合金黑色微弧氧化陶瓷膜制備具體步驟介紹如下：

純鋁及鋁合金黑色微弧氧化陶瓷膜制備方法，其特征在于，步驟和條件如下:

a)使用的試劑

主成膜劑：磷酸鈉或磷酸鈉與硅酸鈉混合物；

pH值調(diào)節(jié)劑：氫氧化鉀或氫氧化鈉；

著色劑：鎢酸鈉、鉬酸鈉和偏釩酸銨；

所用化學(xué)試劑均為分析純，配置處理液時(shí)皆用蒸餾水。

b)使用的設(shè)備

40kW直流脈沖微弧氧化電源、電解槽、攪拌系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；

材料為純鋁或者鋁合金。

c)微弧氧化著色處理液的配制

先取蒸餾水倒入設(shè)備中，在室溫下加入試劑，加入試劑的順序及濃度范圍是：磷酸鈉15g/L-30g/L、氫氧化鉀0.5g/L-4g/L、鎢酸鈉4-12g/L、鉬酸鈉4-12g/L和偏釩酸銨2-6g/L，并在添加過(guò)程中不斷攪拌，待一種試劑完全溶解后再加另一種試劑，添加完畢后，繼續(xù)攪拌至試劑完全溶解。

d)微弧氧化工藝的實(shí)施

1)純鋁或者鋁合金表面除油清洗

將試件放入濃度為20-100g/L的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液中清洗2-5min；

2)水洗

用50℃-60℃的溫水清洗純鋁或者鋁合金表面；

3)微弧氧化著色

經(jīng)步驟l)和2)處理后的純鋁或者鋁合金，用鋁線連接后放入電解槽中，用步驟c)配制的微弧氧化著色處理液進(jìn)行微弧氧化著色，電源參數(shù)為：頻率50Hz-2000Hz，占空比5％-50％，開(kāi)動(dòng)攪拌系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，調(diào)節(jié)電流，電流密度為5A/dm2-30A/dm2，工作時(shí)間為10-60min，處理過(guò)程中電解液溫度控制在40℃以下；

4)干燥

將微弧氧化著色后的純鋁或者鋁合金，自然風(fēng)干或晾干，得到純鋁或者鋁合金微弧氧化黑色陶瓷膜。

利用本發(fā)明的技術(shù)方案制作的純鋁及鋁合金表面黑色微弧氧化膜層制備方法，解決了在純鋁表面制備黑色微弧氧化膜層的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了色澤多元化，滿足了市場(chǎng)上對(duì)其的裝飾性需求。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明所述純鋁及鋁合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域金微弧氧化黑色陶瓷膜制備方法的工藝流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，如圖1所示，一種純鋁及鋁合金表面黑色微弧氧化膜層制備方法，

實(shí)施例一

步驟和條件如下：

a)使用的試劑

主成膜劑：磷酸鈉；

pH值調(diào)節(jié)劑：氫氧化鉀；

著色劑：鎢酸鈉、鉬酸鈉和偏釩酸銨；

所用化學(xué)試劑均為分析純，配置處理液時(shí)皆用蒸餾水。

b)使用的設(shè)備

MH-15kW微弧氧化電源、電解槽、攪拌系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；

材料為純鋁。

c)微弧氧化著色處理液的配制

先取蒸餾水倒入設(shè)備中，在室溫下加入試劑，加入試劑的順序及濃度范圍是：磷酸鈉20g/L、氫氧化鉀2g/L、鎢酸鈉8g/L、鉬酸鈉8g/L和偏釩酸銨4g/L，并在添加過(guò)程中不斷攪拌，待一種試劑完全溶解后再加另一種試劑，添加完畢后，繼續(xù)攪拌至試劑完全溶解。

d)微弧氧化工藝的實(shí)施

1)純鋁或者鋁合金表面除油清洗

將試件放入濃度為30g/L的氫氧化鈉溶液中清洗2min；

2)水洗

用50℃-60℃的溫水清洗純鋁表面；

3)微弧氧化著色

經(jīng)步驟l)和2)處理后的純鋁，用鋁線連接后放入電解槽中，用步驟c)配制的微弧氧化著色處理液進(jìn)行微弧氧化著色，電源參數(shù)為：頻率500Hz，占空比10％，開(kāi)動(dòng)攪拌系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，調(diào)節(jié)電流，電流密度為10A/dm2，工作時(shí)間為30min，處理過(guò)程中電解液溫度控制在40℃以下；

4)干燥

將微弧氧化著色后的純鋁，自然風(fēng)干或晾干，得到純鋁微弧氧化黑色陶瓷膜。其RGB值約為(0；0；0)。

實(shí)施例二

a)使用的試劑同實(shí)施例一。

b)使用的設(shè)備

MH-15kW微弧氧化電源、電解槽、攪拌系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)；

材料為L(zhǎng)Y12鋁合金。

c)微弧氧化著色處理液的配制

先取蒸餾水倒入設(shè)備中，在室溫下加入試劑，加入試劑的順序及濃度范圍是：磷酸鈉30g/L、氫氧化鉀2g/L、鎢酸鈉8g/L、鉬酸鈉8g/L和偏釩酸銨5g/L，并在添加過(guò)程中不斷攪拌，待一種試劑完全溶解后再加另一種試劑，添加完畢后，繼續(xù)攪拌至試劑完全溶解。

d)微弧氧化工藝的實(shí)施

1)LY12鋁合金表面除油清洗

將試件放入濃度為40g/L的氫氧化鈉溶液中清洗4min；

2)水洗

用50℃-60℃的溫水清洗LY12鋁合金表面；

3)微弧氧化著色

經(jīng)步驟l)和2)處理后的LY12鋁合金，用鋁線連接后放入電解槽中，用步驟c)配制的微弧氧化著色處理液進(jìn)行微弧氧化著色，電源參數(shù)為：頻率500Hz，占空比10％，開(kāi)動(dòng)攪拌系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，調(diào)節(jié)電流，電流密度為15A/dm2，工作時(shí)間為20min，處理過(guò)程中電解液溫度控制在40℃以下；

4)干燥

將微弧氧化著色后的LY12鋁合金，自然風(fēng)干或晾干，得到LY12微弧氧化黑色陶瓷膜。其RGB值約為(0；0；0)。

上述技術(shù)方案僅體現(xiàn)了本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)選技術(shù)方案，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)其中某些部分所可能做出的一些變動(dòng)均體現(xiàn)了本發(fā)明的原理，屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。