[发明专利]一种提高铝及铝合金防护性能的阳极化方法

说明书

技术领域

本发明是一种提高铝及铝合金防护性能的阳极化方法，属于金属的表面处理技术领域。

背景技术

铝及铝合金是目前应用量最广泛的金属结构材料之一。选择合适的铝及铝合金表面处理工艺对于提高铝及铝合金的耐蚀性、增强其与有机涂层的结合力、保证基体材料的疲劳性能有着重要作用。传统的铝及铝合金表面防护工艺通常采用硫酸阳极化或铬酸阳极化工艺。硫酸阳极化虽然有着良好的耐蚀性能，但对于基体的疲劳性能影响很大，不能满足铝及铝合金零件安全、长寿命的使用要求；铬酸阳极化对基体的疲劳性能影响较小，但由于膜层较薄，耐蚀性较差，不能满足铝及铝合金零件防护性能的要求，同时铬酸盐对环境还会产生很大污染。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足设计提供了一种提高铝及铝合金防护性能的阳极化方法，该方法是利用硫酸-硼酸盐-苹果酸-铈盐水溶液，通过电解法阳极化铝及铝合金部件，是一种具有低环境影响的高性能铝及铝合金防护方法，通过该方法防护的铝及铝合金零件具有很高的耐腐蚀性能，与有机涂层具有很强的结合力，同时防护工艺对零件的疲劳性能影响较低，防护工艺环保低毒，对环境影响较小。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种提高铝及铝合金材料防护性能的阳极化方法，该方法包括清洗除油、表面脱氧处理、表面阳极化处理和后续的表面耐蚀性处理工序，表面阳极化处理工序中，待阳极化处理的铝及铝合金材料零件作为阳极，使用不锈钢或铅板或石墨作为阴极，其特征在于：

上述表面阳极化处理工序中的阳极化溶液是包括硫酸、硼酸钠、DL-苹果酸和铈的无机盐的水溶液；

上述表面阳极化处理工序中，阳极化溶液的温度维持在10℃～40℃之间，施加10V～25V的电势差，阳极化处理需要5min～40min的时间。

所述阳极化溶液中铈的无机盐的优选浓度为1×10^-2M～2.5×10^-1M。

所述阳极化溶液中硫酸浓度优选为0.3M～0.6M，硼酸钠浓度为1×10^-2M～2×10^-1M，DL-苹果酸浓度为2×10^-2M～3×10^-1M。

阴极的面积不小于阳极的面积。

表面阳极化处理工序中，优选采用机械搅拌或者洁净的压缩空气搅拌阳极化溶液。

表面阳极化处理工序中，待阳极化处理的铝及铝合金材料零件可以带电下到阳极化溶液中或不带电进入阳极化溶液中，不带电进入阳极化溶液中需要在2min内施加电压，初始电压最大值为5V，然后以不超过5V/min的速率升至10V～25V，保持阳极化时间后断电2min内需将零件从阳极化溶液中取出并清洗。

所述的后续的表面耐蚀性处理工序优选阳极化后的铝及铝合金材料零件在90℃～95℃的稀铬酸盐溶液中封闭25min，以提高阳极化膜的耐蚀性。

本发明所述方法的特点是在常规硫酸阳极化工艺的基础上，减小了硫酸的浓度，同时增加了中性硼酸盐、苹果酸及稀土铈盐。由于硫酸浓度的减小，降低了阳极化过程中对阳极化膜层的溶解，提高了阳极化膜阻挡层的厚度；同时添加中性硼酸盐及苹果酸有助于阻挡层的形成。在阳极化溶液中添加稀土铈盐及其络合剂苹果酸，反应生成稀土络离子在阳极化过程中在阳极反应的界面上起到了空间阻挡的作用，从而影响氧化膜生成与溶解的平衡，以致影响阳极化膜的生长过程，使膜的阻挡层厚度、膜孔密度、孔径等阳极化膜微观形貌发生变化，最终改善阳极化膜层的性能。与传统的铝及铝合金硫酸阳极化、铬酸阳极化工艺相比，本发明的阳极化工艺具有工艺简单、性能稳定、成膜效率高、综合性能优异、对环境污染小等优点。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述：

实施例1

阳极化方法的过程如下：

1、试验材料为2024裸铝板材，热处理制度为T3，尺寸为75mm×150mm×2mm；

2、将铝及铝合金试样浸入丙酮中，超声波除油8min，取出用50℃热风吹干；

3、将铝及铝合金试样装挂在铝合金挂具上；

4、将铝及铝合金试样置于50g/L的清洗剂溶液中进行试样表面除油，在60℃清洗剂中除油不少于10min；除油后用流动水清洗试样；