[发明专利]一种提高铝或铝合金材料表面阳极氧化膜耐碱性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高铝或铝合金材料表面阳极氧化膜耐碱性能的方法，属于铝及其合金腐蚀与防护领域。

背景技术

铝合金是工业中应用极其广泛的一种有色金属结构材料，常应用于建筑材料、空调、冰箱、炊具、车底等易腐蚀环境中。由于在汽车清洗、炊具清洗等过程中所采用的清洗剂pH值在10～13.5范围，这就要求铝零部件的表面耐碱性比较好。铝的阳极氧化膜具有致密、耐蚀、耐磨等特点，因而铝及其合金的硬质阳极氧化及封闭处理是增强其耐蚀性能的主要措施。然而阳极氧化膜的主要成分是氧化铝，属两性物质，容易与酸和碱产生反应使膜层发生溶解。这给铝的阳极氧化技术在碱性环境下的应用带来了很大的限制。在现有的技术研究中，只有少数涉及到耐碱性铝阳极氧化膜制备技术。例如，欧洲专利EP187327提出的采用硅酸盐对已经初步封闭的阳极氧化膜进行封闭处理，得到了较好的耐碱腐蚀性膜层；专利CN103469276提出将阳极氧化膜先在氟化镍盐溶液中进行封闭处理，再采用钛、锆盐溶液进行封闭处理，最后采用硅酸盐溶液进行高温封闭处理。可得到能通过汽车工业用铝阳极氧化膜的耐酸、耐碱性的测试要求的阳极氧化膜。但按照专利EP187327描述方法制备的铝阳极氧化材料，若先经酸液(pH≈1)浸泡10min以后再置于pH＝13左右的碱液中，试样表面会在3～5min内腐蚀严重，无法满足工业检测要求；而依据专利CN103469276方法，其封闭处理步骤繁琐，且只是单纯的从封闭技术方面提高耐碱性，一旦封孔层受到其它腐蚀破坏，铝材料将彻底失去耐碱性能。且上述两种处理方法基于的阳极氧化膜均为经硫酸溶液阳极氧化获取的铝阳极氧化膜。

发明内容

针对现有技术中的铝材料表面氧化膜存在耐腐性不佳，防耐腐性能处理步骤复杂等缺陷，本发明的目的是在于提供一种操作简单、经济环保，能有效提高铝或铝合金材料表面阳极氧化膜耐碱性能的方法。

本发明提供了一种提高铝或铝合金材料表面阳极氧化膜耐碱性能的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：预处理

将铝或铝合金材料进行打磨、抛光预处理；

步骤二：阳极氧化处理

将步骤一预处理后的铝或铝合金材料置于复合电解液中，采用直流或单向脉冲式电解方式，维持阳极电流密度为1～5A/dm²，进行阳极电解氧化10～30min，其中，所述的复合电解液每升溶液中的溶质由以下组分组成：有机酸20～150g，无机酸5～100g，可溶性含氧酸盐0.1～10g；所述的有机酸为苹果酸、酒石酸、草酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、柠檬酸、磺基水杨酸、氨基磺酸、苯甲酸或取代苯甲酸中一种或几种；所述的无机酸为硫酸、硼酸、磷酸、亚磷酸、次磷酸、偏磷酸中的一种或几种；所述的可溶性含氧酸盐为可溶性的钼酸盐、钨酸盐、偏铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐、锰酸盐、硝酸铈、氯化铈中的一种或几种；

步骤三：封闭处理

将步骤二处理后的铝或铝合金材料浸渍于硅酸盐溶液中对铝或铝合金材料表面的电解氧化膜进行封闭处理；

步骤四：成膜处理

将步骤三封闭处理后的铝或铝合金材料置于有机硅烷的水解体系中浸渍后，再固化成膜处理，即在封闭处理后的铝或铝合金材料表面形成硅烷膜层。

本发明的提高铝或铝合金材料表面阳极氧化膜耐碱性能的方法还包括以下优选方案：

优选的方案中步骤二的阳极电解氧化过程中维持复合电解液的温度为10～25℃。

优选的方案中步骤三的封闭处理过程中维持硅酸盐溶液的pH为4.5～6.5，温度为90～100℃，封闭处理时间为10～20min。

优选的方案中硅酸盐溶液中硅酸盐的浓度为0.1～5g/L。

优选的方案中硅酸盐溶液为K₂SiO₃、Na₂SiO₃、Li₂SiO₃、CH₅SiO₃Na溶液中的一种或几种。

优选的方案中有机硅烷水解体系由有机硅烷在醇水混合溶剂中进行水解反应制得，其中，有机硅烷的使用量为0.1～10g/L，水解反应控制的pH值为4.5～8.5，温度为20～30℃。

优选的方案中步骤四中的浸渍时间为5～20min。

优选的方案中有机硅烷为乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-乙二胺基三甲氧基硅烷中的一种或几种。