一種鋁合金的表面強(qiáng)化處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁合金的表面強(qiáng)化處理方法，包括如下步驟：將鋁合金置于鈉鹽溶液中，超聲清洗，其中：超聲清洗的溫度為40～45℃，功率為5～10kW；將經(jīng)超聲清洗后的鋁合金水洗3～4min后，進(jìn)行拋光；將鋁合金進(jìn)行陽極氧化；將氧化后的鋁合金浸入醋酸鈷與硼酸的水溶液中，進(jìn)行微波加熱；將鋁合金用去離子水洗凈；干燥。本發(fā)明的表面強(qiáng)化處理方法簡單、效率高，且處理后得到的鋁合金氧化膜的厚度高、硬度高且耐腐蝕性強(qiáng)?？奢^好的應(yīng)用于航空航天、汽車、精密機(jī)械制造等高科技領(lǐng)域。
【專利說明】
一種鋁合金的表面強(qiáng)化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及金屬部件表面強(qiáng)化技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種鋁合金的表面強(qiáng)化處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鋁合金制品加工工業(yè)的發(fā)展，采用陽極氧化的方法，在鋁合金制件表面生成一層氧化膜，以達(dá)到表面強(qiáng)化和防護(hù)的目的。被廣泛應(yīng)用于航空航天，汽車、機(jī)械制造以及電子產(chǎn)品等高技術(shù)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的陽極氧化工藝，氧化速率慢，耗時(shí)時(shí)間長，粗糙度高。隨著膜層的加厚，膜層表面質(zhì)軟，耐磨性和耐腐蝕性變差等缺陷。
[0003]對(duì)鋁合金制品的表面強(qiáng)化處理具有很重要的作用。從而，提供一種方法簡單、效率高的鋁合金的表面強(qiáng)化處理方法是很有意義的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種鋁合金的表面強(qiáng)化處理方法，該處理方法簡單、效率高，且處理后得到的鋁合金氧化膜的厚度高、硬度高且耐腐蝕性強(qiáng)。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0006]—種鋁合金的表面強(qiáng)化處理方法，包括如下步驟:
[0007]將鋁合金置于鈉鹽溶液中，超聲清洗，其中:超聲清洗的溫度為40?45°C，功率為5?1kW;
[0008]將經(jīng)超聲清洗后的鋁合金水洗3?4min后，進(jìn)行拋光；
[0009]將鋁合金進(jìn)行陽極氧化；
[0010]將氧化后的鋁合金浸入醋酸鈷與硼酸的水溶液中，進(jìn)行微波加熱；
[0011 ]將鋁合金用去離子水洗凈；
[0012]干燥。
[0013]優(yōu)選地，所述鈉鹽溶液是指將碳酸氫鈉與磷酸鈉按質(zhì)量比1:1.5?2的比例混合，再溶于水中，得到鈉鹽溶液;所述鈉鹽溶液的濃度為65?70g/L。
[0014]優(yōu)選地，所述超聲清洗的時(shí)間為3?4min。
[0015]優(yōu)選地，所述拋光是指將鋁合金置于濃度為230?280g/L的硝酸溶液中浸泡I?2min，然后水洗干凈。
[0016]優(yōu)選地，所述陽極氧化的方法為:將鋁合金浸入酸性電解液中，在外電流作用下，將其作為陽極氧化，氧化時(shí)間為20?25min;所述酸性電解液由硫酸與硼酸溶于水得到;所述酸性電解液中，硫酸的質(zhì)量濃度為6?9%，硼酸的質(zhì)量濃度為4?8% ;所述酸性電解液的溫度為28?30°C ;所述外電流的起始電流密度為0.5A/dm2，氧化4min后再升高至1.0A/dm2，再4min后升高至1.5A/dm2，然后維持電流密度不變。
[0017]優(yōu)選地，所述醋酸鈷與硼酸的水溶液中，醋酸鈷的濃度為6.5?7g/L，硼酸的濃度為4?5g/L。
[0018]優(yōu)選地，所述微波加熱的溫度為60?70°C，加熱時(shí)間為4?6min。
[0019]更優(yōu)選地，所述微波加熱的溫度為60?65°C，加熱時(shí)間為4?6min。
[0020]優(yōu)選地，所述用去離子水洗凈是指使得鋁合金水洗后的去離子水的電導(dǎo)率小于220微秒 / cm。
[0021]優(yōu)選地，所述干燥的方法為:在80?90°C溫度下的熱空氣下干燥2?3min;或，在5?10°C溫度下真空干燥8?1min。
[0022]本發(fā)明的有益效果如下:
[0023]本發(fā)明的鋁合金表面強(qiáng)化處理方法提高了鋁合金表面的陽極氧化成膜速度，減少了氧化時(shí)間，節(jié)約了能源。
[0024]該處理方法工序簡單，易于操作，便于產(chǎn)業(yè)化。
[0025]生成的氧化膜的厚度可調(diào)且硬度大，氧化膜均勻，光滑，致密性好，硬度高、耐磨耐腐蝕性均優(yōu)異?？奢^好的應(yīng)用于航空航天、汽車、精密機(jī)械制造等高科技領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]實(shí)施例1
[0028]一種鋁合金的表面強(qiáng)化處理方法，步驟如下:
[0029]I)配制濃度為65g/L的鈉鹽水溶液，溶質(zhì)為質(zhì)量比為1: 1.5的碳酸氫鈉和磷酸鈉；
[0030]2)將6061鋁合金置于上述鈉鹽的水溶液中，再進(jìn)行超聲清洗，其中，超聲清洗的溫度為45°C，超聲功率為6kW;
[0031]3)將超聲清洗后的6061鋁合金用去離子水水洗3?4min，再置于濃度為230g/L的硝酸溶液中浸泡2min，再用去離子水水洗干凈；
[0032]4)配制酸性電解液:該酸性電解液由硫酸與硼酸溶于水得到，其中，酸性電解液中硫酸的質(zhì)量濃度為8%，硼酸的質(zhì)量濃度為5%。
[0033]5)將水洗后的鋁合金置于酸性電解液中，控制電解液的溫度為28°C，以鋁合金作為陽極，施加電流進(jìn)行氧化，其中起始電流密度控制在0.5A/dm2，氧化4min后再升高至Ι.ΟΑ/dm2，再4min后升高至1.5A/dm2，然后維持電流密度不變，氧化的時(shí)間為22min;
[0034]6)配制醋酸鈷與硼酸的水溶液，其中醋酸鈷的濃度為6.5g/L，硼酸的濃度為4.5g/L；
[0035]7)將氧化后的鋁合金置于步驟6)的水溶液中，進(jìn)行微波加熱，溫度設(shè)置為65°C，加熱時(shí)間為5min;
[0036]8)將鋁合金用去離子水沖洗，至沖洗后的去離子水的電導(dǎo)率小于220微秒/cm;
[0037]9)將鋁合金置于85°C熱空氣下，干燥3min，得到表面強(qiáng)化后的鋁合金。
[0038]用北京時(shí)代之峰科技有限公司生產(chǎn)的TT260覆層測(cè)厚儀測(cè)量強(qiáng)化處理后的鋁合金表面的氧化膜厚度，厚度為52.6μπι。且氧化膜均勻，光滑，致密性好。
[0039]使用上海泰明光學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的HXD-1000TC硬度計(jì)測(cè)量鋁合金氧化膜的硬度，測(cè)得硬度為HV415.5。
[0040]采用YWQ系列鹽霧腐蝕表面強(qiáng)化處理后的鋁合金氧化膜的耐腐蝕性，其中煙霧由pH值為3.1?3.3的氯化鈉和冰乙酸的混合液組成，測(cè)得其耐腐蝕時(shí)間為301小時(shí)。
[0041 ] 實(shí)施例2
[0042]一種鋁合金的表面強(qiáng)化處理方法，步驟如下:
[0043]I)配制濃度為69g/L的鈉鹽水溶液，溶質(zhì)為質(zhì)量比為1:2的碳酸氫鈉和磷酸鈉；
[0044]2)將6061鋁合金置于上述鈉鹽的水溶液中，再進(jìn)行超聲清洗，其中，超聲清洗的溫度為42°C，超聲功率為9kW;
[0045]3)將超聲清洗后的6061鋁合金用去離子水水洗3?4min，再置于濃度為280g/L的硝酸溶液中浸泡2min，再用去離子水水洗干凈；
[0046]4)配制酸性電解液:該酸性電解液由硫酸與硼酸溶于水得到，其中，酸性電解液中硫酸的質(zhì)量濃度為8%，硼酸的質(zhì)量濃度為7%。
[0047]5)將水洗后的鋁合金置于酸性電解液中，控制電解液的溫度為30°C，以鋁合金作為陽極，施加電流進(jìn)行氧化，其中起始電流密度控制在0.5A/dm2，氧化4min后再升高至Ι.ΟΑ/dm2，再4min后升高至1.5A/dm2，然后維持電流密度不變，氧化的時(shí)間為22min;
[0048]6)配制醋酸鈷與硼酸的水溶液，其中醋酸鈷的濃度為6.8g/L，硼酸的濃度為5g/L;
[0049]7)將氧化后的鋁合金置于步驟6)的水溶液中，進(jìn)行微波加熱，溫度設(shè)置為70°C，加熱時(shí)間為5min;
[0050]8)將鋁合金用去離子水沖洗，至沖洗后的去離子水的電導(dǎo)率小于220微秒/cm;
[0051]9)將鋁合金置于8°C真空度為-0.1MPa的環(huán)境下干燥8min，得到表面強(qiáng)化后的鋁合金。
[0052]用北京時(shí)代之峰科技有限公司生產(chǎn)的TT260覆層測(cè)厚儀測(cè)量強(qiáng)化處理后的鋁合金表面的氧化膜厚度，厚度為55μπι。且氧化膜均勻，光滑，致密性好。
[0053]使用上海泰明光學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的HXD-1000TC硬度計(jì)測(cè)量鋁合金氧化膜的硬度，測(cè)得硬度為HV459.2。
[0054]采用YWQ系列鹽霧腐蝕表面強(qiáng)化處理后的鋁合金氧化膜的耐腐蝕性，其中煙霧由pH值為3.1?3.3的氯化鈉和冰乙酸的混合液組成，測(cè)得其耐腐蝕時(shí)間為325小時(shí)。
[0055]對(duì)比例I
[0056]重復(fù)實(shí)施例1，區(qū)別在于，將步驟5)中電流密度的變化改為“起始電流密度控制在0.5A/dm2，氧化4min后升高至1.5A/dm2，然后維持電流密度不變，氧化的時(shí)間為22min”，其余條件不變。按實(shí)施例1的方法測(cè)得膜厚度為49.2μπι，氧化膜厚不均勻。耐腐蝕時(shí)間為272小時(shí)。
[0057]對(duì)比例2
[0058]重復(fù)實(shí)施例1，區(qū)別在于，刪除步驟6)，且將步驟7)改為“將氧化后的鋁合金置于去離子水中，進(jìn)行微波加熱，溫度設(shè)置為70°C，加熱時(shí)間為5min”，其余條件不變。按實(shí)施例1的方法測(cè)得其耐腐蝕時(shí)間為283小時(shí)。
[0059]對(duì)比例3
[0060]重復(fù)實(shí)施例2，區(qū)別在于，將步驟7)中微波加熱改為正常水浴加熱，其余條件不變，按實(shí)施例1的方法測(cè)得其耐腐蝕時(shí)間為276小時(shí)。
[0061 ] 對(duì)比例4
[0062]重復(fù)實(shí)施例1，區(qū)別在于，將步驟6)中配制的水溶液為:醋酸捏5.5g/L，醋酸鈷lg/L，硼酸8.2g/L，其余條件不變，按實(shí)施例1的方法測(cè)得其耐腐蝕時(shí)間為265小時(shí)。
[0063]顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋁合金的表面強(qiáng)化處理方法，其特征在于，包括如下步驟: 將鋁合金置于鈉鹽溶液中，超聲清洗，其中:超聲清洗的溫度為40?45°C，功率為5?IOkff； 將經(jīng)超聲清洗后的鋁合金水洗3?4min后，進(jìn)行拋光； 將鋁合金進(jìn)行陽極氧化； 將氧化后的鋁合金浸入醋酸鈷與硼酸的水溶液中，進(jìn)行微波加熱； 將鋁合金用去離子水洗凈； 干燥。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鈉鹽溶液是指將碳酸氫鈉與磷酸鈉按質(zhì)量比1: 1.5?2的比例混合，再溶于水中，得到鈉鹽溶液;所述鈉鹽溶液的濃度為65?70g/L03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述拋光是指將鋁合金置于濃度為230?280g/L的硝酸溶液中浸泡I?2min，然后水洗干凈。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述陽極氧化的方法為:將鋁合金浸入酸性電解液中，在外電流作用下，將其作為陽極氧化，氧化時(shí)間為20?25min ；所述酸性電解液由硫酸與硼酸溶于水得到;所述酸性電解液中，硫酸的質(zhì)量濃度為6?9%，硼酸的質(zhì)量濃度為4?8 % ;所述酸性電解液的溫度為28?30 °C ;所述外電流的起始電流密度為0.5A/dm2，氧化4min后再升高至1.0A/dm2，再4min后升高至1.5A/dm2，然后維持電流密度不變。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述醋酸鈷與硼酸的水溶液中，醋酸鈷的濃度為6.5?7g/L，硼酸的濃度為4?5g/L。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波加熱的溫度為60?70°C，加熱時(shí)間為4?6min。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述用去離子水洗凈是指使得鋁合金水洗后的去離子水的電導(dǎo)率小于220微秒/cm。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述干燥的方法為:在80?90°C溫度下的熱空氣下干燥2?3min;或，在5?10 °C溫度下真空干燥8?1min。
【文檔編號(hào)】C25D11/08GK105926018SQ201610546790
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年7月12日
【發(fā)明人】趙卉宇, 賈德超, 孫景波
【申請(qǐng)人】長春奧生汽車零部件有限責(zé)任公司