[发明专利]一种铝合金表面彩色陶瓷膜层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金表面彩色陶瓷膜层的制备方法，具体涉及一种微弧氧化法制备铝合金表面彩色陶瓷膜层，属于表面处理技术领域。

背景技术

在金属及合金表面实施陶瓷化涂层可以在保证原金属材料使用性能的前提下用廉价的金属材料取代贵金属及合金，同时可以赋予原金属材料一些其它表面技术所无法得到的特殊性能，拓宽其适用范围，而且用可加工材料作为基体进行表面陶瓷化处理，能够提高陶瓷材料的可加工性。而在众多种类的金属及合金中，以铝及铝合金作为基底进行表面陶瓷化涂层的研究成为热点，这是因为其具有来源广、比强度大、塑性好、成形性好、密度小、导热导电性好、无磁性和易回收利用等优良性能。

伴随科技的不断进步，人们对于合金材料表面处理提出了更高的要求：颜色更加丰富多样，突破单一古铜色系；表面更加均匀一致，没有缺陷和条纹；使用性能更加优越，抵挡大气污染和腐蚀；环境保护更加完善。彩色的陶瓷膜不仅对铝、镁合金表面有装饰作用，更是能够满足消费者和企业界对表面色彩多样性的要求，所以研究彩色的陶瓷膜层一直是人们研究的重点。传统的铝合金表面着色工艺主要有阳极氧化染料着色法电解着色法和阳极氧化直接着色法等。阳极氧化工艺是在低电压条件下成膜，氧化膜结构疏松，孔隙率高，耐蚀性附着力差，着色层薄易脱落，在紫外线照射下容易变色或脱色等，这限制了其应用。而微弧氧化是在阳极氧化技术基础上发展起来的是一种在阀金属基体表面原位生长陶瓷层的技术，该技术生成的膜层具有耐磨、耐蚀硬度高以及与基体结合力好等优异性能。相比于传统的着色技术，微弧氧化着色技术使膜层在保留原有良好性能的基础上赋予了膜层特殊的色彩，可预期在装饰防护及功能性方面的进一步应用。微弧氧化着色技术的原理简单概括为将铝、镁合金制品做阳极，置于脉冲电场环境的电解液中，产生微弧放电，同时电解液中的各离子和阳极被处理金属获取能量后，各自或相互发生反应，从而生成一层与基体以冶金形式相结合的金属氧化物和着色盐化合物的陶瓷层。但是目前微弧氧化在铝、镁合金得到的多为灰白色的陶瓷膜层，白色陶瓷膜层色彩单一且难以掩盖合金表面的压铸裂痕，所以利用微弧氧化制备彩色的陶瓷膜层成为了人们的研究热点。

发明内容

针对微弧氧化法制备铝合金表面陶瓷膜层色彩单一的问题，本发明的目的在于提供一种铝合金表面彩色陶瓷膜层的制备方法，所述方法通过向微弧氧化电解液中添加不同的着色盐并通过控制实验条件得到不同系列颜色的铝合金表面陶瓷膜层，制备工艺简单。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种铝合金表面彩色陶瓷膜层的制备方法，所述制备方法步骤如下：

步骤1：铝合金基体预处理：铝合金基体表面进行除污、除油处理，清洗干净，干燥；

步骤2：含着色剂的电解液配制：向基础电解液中加入着色剂，混合均匀，得到含着色剂的电解液；

步骤3：铝合金表面彩色陶瓷膜层的制备：步骤1预处理的铝合金基体作为阳极，步骤2配制的电解液为电解液，再设置相应的阴极，在125～155V电压下进行微弧氧化反应，监测到电流＜0.5A时，反应结束，得到所述铝合金表面彩色陶瓷膜层；

其中，基础电解液中的组分及浓度为NaH₂PO₄0.5mol/L，NaF0.5mol/L，NH₄F0.1mol/L及Na₂B₄O₇0.1mol/L；着色剂为含有Mn、Co或Mo的化合物；

根据所需要的颜色调节着色剂的浓度。

所述着色剂中Mn在电解液中的浓度≥0.5g/L。

所述着色剂中Co在电解液中的浓度≥0.1g/L。

所述着色剂中Mo在电解液中的浓度≥8g/L。

所述着色剂优选Co(OH)₂、含MoO₄^-2的盐或含MnO₄^-的盐。

所述着色剂为Co(OH)₂时，加氨水促使Co(OH)₂溶解。

有益效果：

(1)本发明通过向微弧氧化的电解液中加入不同的着色盐，可以得到不同颜色的铝合金表面表面陶瓷膜层；通过改变着色盐的浓度、着色时间或电压，调整铝合金表面彩色陶瓷膜层的颜色和外观质量；

(2)本发明所述方法制备的铝合金表面彩色陶瓷膜层具有耐磨、耐蚀、硬度高以及与铝合金基体结合力好等优异性能，可用于建筑装饰、日用品、仪器仪表等材料表面的改性；