[发明专利]一种轻金属材料的表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轻金属材料的表面处理方法。

背景技术

目前，轻金属材料，例如铝及铝合金，镁、钛及其合金，以其重量轻、比强度高、辗性、延展性好、易于加工的特点广泛用于航天、航空、汽车、建筑以及电子行业。但美中不足的是轻金属的表面质软、不耐磨损、不耐高温，并且尤其是铝的腐蚀电位较低，全面腐蚀比较严重。为了克服轻金属表面性能方面的缺陷，扩大应用范围，延长使用寿命，因此需要对轻金属材料进行表面处理，用以解决或提高防护性、装饰性和功能。目前，对于轻金属材料表面的处理主要是电镀、阳极氧化等。

由于轻金属材料，尤其是铝及其合金本身的物理化学特性，使得在轻金属基材上的电镀比在钢铁基材上的电镀要困难得多，而必须进行一些特殊的处理，因此，工艺非常复杂。

对轻金属材料阳极氧化是将轻金属，例如铝或铝合金材料置于适当的电解液中作为阳极进行通电处理的过程。经过阳极氧化，铝表面能生成厚度为几微米至几百微米的氧化膜。此氧化膜为多孔层，吸附性很强，易于染色或着色，着色鲜艳且不易退去，有很强的装饰作用。而且，此氧化膜的表面为多孔蜂窝状，较之铝合金的天然氧化膜，耐蚀性、耐磨性均有提高。

但在需要高硬度、高耐磨性的表面，例如阀芯、阀套、油缸、气缸，需要减磨的表面，例如汽车、电动工具、机械，需要耐腐蚀性较高的表面，例如化工、船舶设备的防腐层，需要电绝缘性较高的表面，需要热稳定性、绝热、隔热的表层，例如发动机的耐热、隔热部件，对轻金属材料阳极氧化就远远小能满足要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术所处理的轻金属表面硬度、耐刮性、耐磨性、耐腐蚀性、电绝缘性较低的缺陷，提供一种既可以使轻金属表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、电绝缘性较高，而且可以使轻金属表面易于着色、并具有美观图案的轻金属材料的表面处理方法。

本发明提供了一种轻金属材料的表面处理方法，其中，该表面处理方法包括对轻金属材料表面形成微弧氧化膜，并依次对形成有微弧氧化膜的轻金属材料的表面进行激光雕刻和阳极氧化。

微弧氧化技术是一种新兴的表面处理技术，能在各种金属表面上形成一层微弧氧化膜，该膜层具有很好的耐磨性以及耐腐蚀性，因此用于耐腐蚀性差、耐磨性差的材料的表面处理。根据本发明提供的方法，在所述微弧氧化方法中，可以使轻金属材料获得具有优异的表面硬度、耐刮性、耐磨性、耐腐蚀性以及电绝缘性的微弧氧化膜，但采用该方法着色较差，也无法实现美观的图案。而通过本发明中的激光雕刻方法可以获得美观的图案，而且再进行阳极氧化可以使轻金属表面易于着色，并且可以染上色泽鲜艳且色彩多样化的颜色。

通过本发明提供的方法，对轻金属材料表面先进行微弧氧化处理、然后进行激光雕刻、再进行阳极氧化处理，可以使得到的轻金属材料表面既具有硬度、耐磨性、耐刮性、耐腐蚀性、电绝缘性均较高的优点，而且染色后的轻金属表面外观装饰性很强，色彩鲜艳并且多样化，图案具有一定的立体感，从而大大提升了其附加价值。

具体实施方式

本发明提供的一种轻金属材料的表面处理方法，包括对轻金属材料表面形成微弧氧化膜，并依次对形成有微弧氧化膜的轻金属材料的表面进行激光雕刻和阳极氧化。

根据本发明提供的处理方法，本发明所述对轻金属材料表面形成微弧氧化膜是通过微弧氧化的方法形成。所述微弧氧化膜的形成方法包括将轻金属材料置于盛有电解质溶液的电解槽中，以轻金属材料为阳极，电解槽作为阴极，在高压下微弧放电氧化，微弧氧化的条件使轻金属材料表面形成的微弧氧化膜的厚度为5-300微米。

根据本发明提供的处理方法，微弧氧化的条件包括电流密度为0.5-10安/分米²，电压为从0伏至700-800伏，电解质溶液的温度为10-50℃，微弧氧化的时间为5-50分钟。

根据本发明提供的方法，在所述微弧氧化方法中，所用电解质溶液为含有碱金属化合物的水溶液，所述碱金属化合物选自碱金属氢氧化物、碱金属的硅酸盐、碱金属的磷酸盐、碱金属的硼酸盐、碱金属的铝酸盐、碱金属的氟化物中的一种或几种，以所述电解质溶液为基准，碱金属化合物的含量为5-100克/升。