[发明专利]一种铝合金表面处理方法

说明书

本发明公开了一种铝合金表面处理方法，包括铝合金试样超声波辅助阳极氧化、超声波辅助交流电沉积和封孔处理工序。采用本发明的方法，在最高30℃条件下所生成的氧化膜无粉化，无裂纹，交流电沉积后阳极氧化膜多孔中金属纳米粒子分布均匀，解决了氧化膜质量与耗能难以兼顾以及电解着色过程金属纳米粒子分布不均匀的问题。同时，与现有技术相比，本发明的方法不依赖于添加剂对阳极氧化及电解着色的影响，环保、简便、节能，具有较好的应用前景。此外，本发明工艺方便，流程简单，同时可控性高；使用普通恒流以及普通工业交流电，便于推广，在建筑铝合金型材、电子设备外壳、生活器具等方面有较好应用前景。

技术领域

本发明涉及金属材料表面处理技术领域，具体涉及一种铝合金表面处理方法。

背景技术

铝合金是一种应用十分广泛的轻合金材料，常常被用于建筑、航天航空、生活器具、电子设备等领域。为提高铝合金材料的服役寿命和表面性能，经常会在铝合金表面进行多种表面处理技术。其中，阳极氧化技术可使铝合金表面获得较好的耐磨性能、防腐蚀性能和耐老化性能。此外，在实际应用中，阳极氧化后的铝合金试样通常需要进行着色处理来进一步提高其装饰性和耐腐蚀性，而阳极氧化后的纳米多孔结构也为其着色处理提供了基础。铝合金着色通常使用有机染料染色以及电解着色等方法。有机染色可获得的颜色种类丰富，但其表面不耐磨损，易损坏，耐候性较差，易老化，难以适应室外环境；电解着色可通过调控氧化膜微观结构可获得多种颜色(如：香槟色，古铜色，黑色等)，同时可保持铝合金的金属质感。经过阳极氧化及电解着色后的阳极氧化膜耐磨性优良，抗老化，耐候性更优，能够适用于室外等较为恶劣的使用环境，使用环境更广。

但目前的阳极氧化技术和着色处理的应用还存在一些问题，主要是在较高温度下进行阳极氧化时所得到的氧化膜易产生裂纹、粉化；以及在普通硫酸体系下阳极氧化易耗能(普通硫酸体系的阳极氧化过程需在15～25℃范围内进行，需额外使用冷却设备，带来了额外的能耗)和电解着色过程金属纳米粒子分布不均匀的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的氧化膜易产生裂纹、粉化以及在普通硫酸体系下阳极氧化易耗能和电解着色过程金属纳米粒子分布不均匀的问题，提供了一种铝合金表面处理(超声波辅助阳极氧化及电沉积)的方法，该方法采用超声波辅助阳极氧化将阳极氧化温度提高至30℃，解决了氧化膜质量与耗能难以兼顾的问题，同时，该方法工艺简单，易于调控，无需添加额外有机或无机添加剂，环境友好，成本较低。此外，本发明还采用了超声波辅助交流电进行阳极氧化后的电沉积，有助于提高阳极氧化膜孔中金属纳米粒子的均匀分布，细化晶粒，改善氧化膜电解着色不均匀的现象。具体通过以下技术方案实现：

一种铝合金表面处理方法，包括以下步骤：

S1：将铝合金试件加入至硫酸溶液中，在加持直流电流和超声波的条件下进行阳极氧化，制得中间体A；

S2：将中间体A加入至电解着色液中，在加持交流电流和超声波的条件下进行电沉积，制得中间体B，所述电解着色液包括硫酸亚锡；

S3：将中间体B进行沸水封孔。

S1中，传统方法会采用混合酸和/或添加剂来提高阳极氧化膜的质量，不环保，成本高；而发明人在进行大量的理论和实验探究后，在本发明中提出超声波辅助阳极氧化，可以无需使用混合酸和添加剂，降低了成本，同时也更环保。

S2中所提及的超声电沉积实际是指基于阳极氧化铝纳米多孔结构的交流超声电沉积，在沉积的过程中超声波并不单纯的作用与金属阳离子在阴极的还原(交流电的负半周)，还包括在沉积过程中氢气的加速释放(交流电的正半周时)以及在促进交流电负半周时阳离子向纳米多孔氧化铝基底的迁移。此外，超声波作用的结果并非直接沉积于金属基材表面，而是沉积于阳极氧化铝的阻挡层(致密型Al₂O₃)表面，最终得到的是沉积于纳米多孔管道的纳米棒或纳米线。当前，对阳极氧化铝纳米多孔中采用超声波辅助交流电沉积的文献鲜有报道，并且在国内无相关专利的申请。