本申請(qǐng)涉及合金處理工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體講，涉及一種鋅合金陽極氧化的方法。
背景技術(shù)：
鋅合金是以鋅元素為基礎(chǔ)加入其他金屬元素組成的合金。常加的合金元素有鋁、銅、鎂、鎘、鉛、鈦等低溫鋅合金。鋅合金目前最常用的表面處理工藝是水鍍、電鍍，其顏色及可靠性均有較大限制。陽極氧化是鋁及鋁合金最常用的表面處理工藝，鋁及鋁合金的陽極氧化膜具有一系列優(yōu)越的性能，例如良好的耐蝕性、硬度和耐磨、可裝飾性、有機(jī)涂層和電鍍層附著性、電絕緣性、透明性、功能性等。相對(duì)于水鍍、電鍍，陽極氧化工藝的顏色效果及可靠性相對(duì)穩(wěn)定。
鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环N在鋅合金表面實(shí)現(xiàn)陽極氧化的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本申請(qǐng)的發(fā)明目的在于提出一種在鋅合金表面實(shí)現(xiàn)陽極氧化的方法。
為了完成本申請(qǐng)的目的，采用的技術(shù)方案為：
本申請(qǐng)涉及一種鋅合金陽極氧化的方法，至少包括以下步驟：
在鋅合金表面制備鋁膜；
在所述鋁膜表面進(jìn)行陽極氧化，經(jīng)染色和封孔處理得到陽極氧化膜。
優(yōu)選的，所述在鋅合金表面制備鋁膜的步驟包括：
在所述鋅合金表面采用磁控濺射法制備第一鋁膜；
在所述純鋁膜的表面采用蒸發(fā)法制備第二鋁膜。
優(yōu)選的，所述第一鋁膜的厚度為200～300nm。
優(yōu)選的，所述第二鋁膜的厚度為15～100μm。
優(yōu)選的，所述陽極氧化膜的厚度為10～15μm，維氏硬度100hv～150hv。
優(yōu)選的，所述磁控濺射法的條件為：以純鋁為靶材，氣壓為1×10-2～8×10-2pa，沉積時(shí)間為60～120秒。
優(yōu)選的，所述蒸發(fā)法選自電阻蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)；所述電阻蒸發(fā)的條件為：真空室氣壓為1×10-2～8×10-2pa，沉積時(shí)間為30～60秒。
優(yōu)選的，所述陽極氧化采用硫酸為電解液，硫酸的濃度為100～150g/l。
優(yōu)選的，陽極氧化槽體溫度為10～15℃，陽極氧化時(shí)間為25～40分鐘。
優(yōu)選的，所述陽極氧化的電壓為25～35v。
本申請(qǐng)的技術(shù)方案至少具有以下有益的效果：
本申請(qǐng)通過在鋅合金表面制備鋁膜，從而通過對(duì)鋁層的陽極氧化從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋅合金表面的陽極氧化。陽極氧化(anodicoxidation)過程中，鋅合金提供導(dǎo)電基體，僅在鋁膜表面進(jìn)行陽極氧化并形成多孔蜂窩狀氧化膜。通過采用不同的染色劑，使鋅合金表面實(shí)現(xiàn)了多色彩氧化效果，且氧化膜色澤均勻膜層飽滿，外觀質(zhì)感上佳，提高了鋅合金制品的質(zhì)感，提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。
附圖說明
圖1為本申請(qǐng)的鋅合金陽極氧化的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本申請(qǐng)。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本申請(qǐng)而不用于限制本申請(qǐng)的范圍。
本申請(qǐng)涉及一種鋅合金陽極氧化的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋅合金表面的陽極氧化，至少包括以下步驟：
在鋅合金表面制備鋁膜；
在鋁膜表面進(jìn)行陽極氧化，經(jīng)染色和封孔處理得到陽極氧化膜。
其工藝流程圖如圖1所示。在圖1中，1表示鋅合金工件，2表示在鋅合金工件表面形成的鋁膜，3表示在鋁膜表面進(jìn)行陽極氧化獲得的陽極氧化膜(三氧化二鋁氧化膜及染色層)。
本申請(qǐng)通過在鋅合金表面制備鋁膜，從而通過對(duì)鋁層的陽極氧化從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋅合金表面的陽極氧化。陽極氧化(anodicoxidation)過程中，鋅合金提供導(dǎo)電基體，僅在鋁膜表面進(jìn)行陽極氧化并形成多孔蜂窩狀氧化膜。通過采用不同的染色劑，使鋅合金表面實(shí)現(xiàn)了多色彩氧化效果，且氧化膜色澤均勻膜層飽滿，外觀質(zhì)感上佳，提高了鋅合金制品的質(zhì)感，提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。
作為本申請(qǐng)鋅合金陽極氧化的方法的一種改進(jìn)，在鋅合金表面制備鋁膜的步驟包括：
先在鋅合金表面采用磁控濺射法制備第一鋁膜；
然后在純鋁膜的表面采用蒸發(fā)法制備第二鋁膜。
本申請(qǐng)首先采用磁控濺射法制備一層鋁金屬膜，磁控濺射是物理氣相沉積(physicalvapordeposition，pvd)的一種。磁控濺射法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、易于控制、鍍膜面積大和附著力強(qiáng)、高速、低溫、低損傷等優(yōu)點(diǎn)。磁控濺射法的附著力強(qiáng)，與鋅合金表面的結(jié)合力高，使鋅合金表面初步改性。然后再在第一鋁膜的表面采用蒸發(fā)法制備第二鋁膜。蒸發(fā)法即真空蒸發(fā)法，是在真空室中，加熱蒸發(fā)容器中待形成薄膜的原材料，是其原子或分子從表面氣化逸出，如射到固體(成為襯底或基片)表面，凝結(jié)形成固態(tài)薄膜的方法。蒸發(fā)法的優(yōu)勢(shì)為：設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易，形成的薄膜純度高、質(zhì)量高，厚度可準(zhǔn)確控制。但其所形成的薄膜在基板上的附著力較小。因此，本申請(qǐng)通過將兩種方法結(jié)合，制備得到了結(jié)合力好并且純度高的鋁膜。如果僅采用磁控濺射法，其制備得到的鋁層厚度不足，無法滿足進(jìn)行陽極氧化的要求。而如果僅采用蒸發(fā)法，則鋁層與鋅合金的結(jié)合力不足，在使用過程中易發(fā)生涂層的脫落。
作為本申請(qǐng)鋅合金陽極氧化的方法的一種改進(jìn)，第一鋁膜的厚度為200～300nm。在該厚度范圍內(nèi)，可使鋅合金表面初步改性，如果第一鋁膜的厚度過小，造成第二鋁膜與鋅合金之間的結(jié)合力不足。
進(jìn)一步的，第一鋁膜厚度的上限可為300nm、290nm、280nm、270nm、260nm、250nm，第一鋁膜厚度的下限可為200nm、205nm、210nm、220nm、230nm、240nm、250nm。
作為本申請(qǐng)鋅合金陽極氧化的方法的一種改進(jìn)，第二鋁膜的厚度為15～100μm。厚度可根據(jù)鋅合金表面鋁離子的純度來調(diào)整。第二鋁膜主要作為陽極氧化的基礎(chǔ)，所以第二鋁膜的厚度不宜過小，過小則會(huì)在陽極氧化階段被完全消耗，從而無法獲得陽極氧化膜；但第二鋁膜的厚度也不宜過大，過大則會(huì)與鋅合金的結(jié)合力變差，易于脫落。
進(jìn)一步的，第二鋁膜厚度的上限可為100μm、95μm、90μm、85μm、80μm、75μm、70μm、65μm、60μm，第二鋁膜厚度的下限可為15μm、18μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm。
本申請(qǐng)中鋁層的沉積可進(jìn)一步將鋅合金表面應(yīng)力產(chǎn)生的砂眼及雜質(zhì)元素得到進(jìn)一步填補(bǔ)及改性，使得其外觀表面鋁的純度及含量進(jìn)一步提升，以實(shí)現(xiàn)陽極氧化。
作為本申請(qǐng)鋅合金陽極氧化的方法的一種改進(jìn)，磁控濺射法的條件為：以純鋁為靶材，氣壓為1×10-2～8×10-2pa，沉積時(shí)間為60～120秒。
磁控濺射法的其他條件為：加速電壓：300～800v，磁場(chǎng)約：50～300g，電流密度：4～60ma/cm，功率密度：1～40w/cm。
作為本申請(qǐng)鋅合金陽極氧化的方法的一種改進(jìn)，蒸發(fā)法選自電阻蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)。其中電阻蒸發(fā)又稱電阻加熱蒸發(fā)(resistanceheatingevaporation)，是指把蒸發(fā)材料放入適當(dāng)形狀的電阻加熱體內(nèi)，通電使蒸發(fā)材料直接加熱蒸發(fā)，或者把蒸發(fā)材料放入坩堝中進(jìn)行間接加熱蒸發(fā)。電子束蒸發(fā)法(electronbeamevaporation)是真空蒸發(fā)鍍膜的一種，是在真空條件下利用電子束進(jìn)行直接加熱蒸發(fā)材料，使蒸發(fā)材料氣化并向基板輸運(yùn)，在基底上凝結(jié)形成薄膜的方法。
其中，電阻蒸發(fā)的條件為：真空室氣壓為1×10-2～8×10-2pa，沉積時(shí)間為30～60秒。
作為本申請(qǐng)鋅合金陽極氧化的方法的一種改進(jìn)，陽極氧化膜的厚度為10～15μm，維氏硬度100hv～150hv。采用本申請(qǐng)陽極氧化方法制備得到的陽極氧化膜，具有較高的硬度，因而具有較強(qiáng)抗磨損性能。在本申請(qǐng)的陽極氧化膜厚度范圍內(nèi)，其厚度不超過第二鋁膜的2/3。
進(jìn)一步的，陽極氧化膜厚度的上限可為15μm、14μm、13μm、12μm，陽極氧化膜厚度的下限可為10μm、11μm、12μm。
作為本申請(qǐng)鋅合金陽極氧化的方法的一種改進(jìn)，陽極氧化采用硫酸為電解液，硫酸的濃度為100～150g/l。優(yōu)選的，硫酸的濃度為100～148g/l，更優(yōu)選為100～145g/l，進(jìn)一步優(yōu)選為105～145g/l。
作為本申請(qǐng)鋅合金陽極氧化的方法的一種改進(jìn)，陽極氧化槽體溫度為10～15℃，陽極氧化時(shí)間為25～40分鐘。
作為本申請(qǐng)鋅合金陽極氧化的方法的一種改進(jìn)，陽極氧化的電壓為25～35v。
作為本申請(qǐng)鋅合金陽極氧化的方法的一種改進(jìn)，陽極氧化的電流密度為1.0～3.0a/mm2。
本申請(qǐng)采用了低溫高電壓低濃度硫酸陽極氧化條件，從而可在鋅合金表面上的鋁膜上形成陽極氧化膜。由于本申請(qǐng)僅僅在鋅合金表面具有一層金屬鋁層，因此，如果不控制陽極氧化的條件，則無法制備得到陽極氧化膜。
具體的，染色可采用偶氮化合物染色劑可根據(jù)所需顏色配比相應(yīng)色粉配方。
封孔的具體工藝條件為：將染色后的鋁或鋁合金工件置于80～100℃中含有封孔劑的溶液中進(jìn)行封孔處理，封孔劑的濃度為5～10g/l，封孔處理的時(shí)間為20～60分鐘。
作為本申請(qǐng)鋅合金陽極氧化的方法的一種改進(jìn)，陽極氧化的還包括：對(duì)鋅合金工件表面的鋁層進(jìn)行氧化前處理。
作為本申請(qǐng)鋅合金陽極氧化的方法的一種改進(jìn)，氧化前處理選自酸性脫脂、堿洗、除灰中和、超聲水洗或化學(xué)拋光中的至少一種。
具體的：
酸性脫脂目的是清除鋁或鋁合金工件表面的油脂和灰塵等污染物，使后道堿洗比較均勻，以提高陽極氧化膜的質(zhì)量。酸性脫脂都是在常溫下進(jìn)行，是在以硫酸、磷酸為基的酸性溶液中進(jìn)行脫脂，其中33～40g/l，硫酸含量為8～10g/l，酸性脫脂時(shí)間為3～5分鐘。
堿洗的目的是進(jìn)一步去除表面的臟污，徹底去除工件表面的自然氧化膜，以顯露出純凈的金屬基體，為隨后陽極氧化均勻?qū)щ?、生成均勻陽極氧化膜打下良好的基礎(chǔ)表面。堿洗工藝過程是將鋁或鋁合金工件放入氫氧化鈉為主成分的堿性溶液中進(jìn)行浸蝕反應(yīng)。氫氧化鈉含量為45～55g/l，時(shí)間為3～5分鐘，溫度為50℃左右。
除灰中和的目的是要除凈堿洗后表面的那層不溶于堿性溶液的銅、鐵、硅等金屬間化合物及其堿洗產(chǎn)物，以防止其對(duì)后道陽極氧化槽液的污染。除灰中和工藝是采用一定濃度的硝酸溶液作為除灰中和槽液，通常采用10％～25％的硝酸溶液，在常溫下浸漬1～3分鐘。
超聲水洗，該工序目的是徹底清除除灰中和后工件表面殘留的硝酸溶液，一般超聲清洗兩遍，每遍約2～3分鐘。
化學(xué)拋光采用由磷酸、硫酸、硝酸所組成的三酸化學(xué)拋光液?；瘜W(xué)拋光能去除鋁或鋁合金工件表面輕微的模具痕、擦劃傷條紋、機(jī)械拋光中的摩擦條紋、熱變形層等，使粗糙的表面趨于光滑而獲得近似鏡面光亮的表面。其特點(diǎn)是磷酸相對(duì)含量較低而硫酸相對(duì)含量較高，拋光溫度偏高，相對(duì)傳統(tǒng)化拋，可更有效去除表面雜質(zhì)，得到更純、更光亮的鋁合金表面效果。
其中，三酸化學(xué)拋光液中的濃度為磷酸25～30g/l、硫酸30～35g/l、硝酸7～10g/l，溫度為90～100℃左右，時(shí)間為15～30秒。
作為本申請(qǐng)鋅合金陽極氧化的方法的一種改進(jìn)，陽極氧化工序具體可采用：上掛——脫脂——水洗——堿洗——二連水洗——中和——水洗——化學(xué)拋光——水洗——中和——三連水洗——陽極氧化——二連水洗——中和——三連水洗——染色——二連水洗——封孔——水洗——中和——二連水洗——熱水洗——烘干——下掛。
下面以具體實(shí)施例為例，進(jìn)一步說明本申請(qǐng)的內(nèi)容。
實(shí)施例1
1、采用磁控濺射法在鋅合金表面制備第一鋁膜：以純鋁為靶材，氣壓為8×10-2pa，沉積時(shí)間為120秒；第一鋁膜的厚度為300nm；
2、在第一鋁膜表面采用電阻加熱蒸發(fā)的方法制備第二鋁膜；電阻加熱蒸發(fā)中真空室氣壓為8×10-2pa，沉積時(shí)間為30秒；第二鋁膜的厚度為15μm；
3、對(duì)鋁膜進(jìn)行預(yù)處理；
依次進(jìn)行脫脂、水洗、堿洗、二連水洗、中和、水洗、化學(xué)拋光、水洗、中和、三連水洗；
4、陽極氧化：
采用硫酸為電解液，硫酸的濃度為150g/l；陽極氧化槽體溫度為15℃，時(shí)間為30分鐘；電壓為30v；電流密度為2.0a/mm2；
5、染色：采用黑色偶氮化合物染色劑進(jìn)行染色；
6、封孔：將染色后的鋁或鋁合金工件置于90℃中含有封孔劑的溶液中進(jìn)行封孔處理，封孔劑的濃度為8g/l，封孔處理的時(shí)間為30分鐘。
該實(shí)施例制備得到陽極氧化膜的厚度為12μm，維氏硬度120hv。
實(shí)施例2
1、采用磁控濺射法在鋅合金表面制備第一鋁膜；
采用磁控濺射鍍膜設(shè)備進(jìn)行鍍膜，以純鋁為靶材，氣壓為8×10-2pa，沉積時(shí)間為60秒；第一鋁膜的厚度為200nm；
2、在第一鋁膜表面采用電阻加熱蒸發(fā)的方法制備第二鋁膜；電阻加熱蒸發(fā)中真空室氣壓為8×10-2pa，沉積時(shí)間為30秒；第二鋁膜的厚度為22μm；
3、對(duì)鋁膜進(jìn)行預(yù)處理；
依次進(jìn)行脫脂、水洗、堿洗、二連水洗、中和、水洗、化學(xué)拋光、水洗、中和、三連水洗；
4、陽極氧化：
采用硫酸為電解液，硫酸的濃度為120g/l；陽極氧化槽體溫度為12℃，時(shí)間為40分鐘；電壓為35v；電流密度為1.0a/mm2；
5、染色：采用黑色偶氮化合物染色劑進(jìn)行染色；
6、封孔：將染色后的鋁或鋁合金工件置于80℃中含有封孔劑的溶液中進(jìn)行封孔處理，封孔劑的濃度為7g/l，封孔處理的時(shí)間為30分鐘。
該實(shí)施例制備得到陽極氧化膜的厚度為15μm，維氏硬度130hv。
本申請(qǐng)雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本申請(qǐng)構(gòu)思的前提下，都可以做出若干可能的變動(dòng)和修改，因此本申請(qǐng)的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請(qǐng)權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。