[发明专利]一种铝合金表面复合阳极氧化膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种铝合金表面复合阳极氧化膜的制备方法，属于金属处理技术领域，所述制备方法包括以下步骤：对铝合金进行二次阳极氧化后，浸入SiO₂溶胶体系中进行电泳复合即得所述复合阳极氧化膜；本发明通过在铝合金基底上依次进行直流电阳极氧化、直流叠加脉冲阳极氧化，使得铝合金表面形成了具有特殊结构的阳极氧化膜，进一步通过将其浸入所制备的表面带电的SiO₂溶胶体系中进行电泳复合，使得最终在铝合金表面形成了厚度为2～3微米的微米级复合阳极氧化膜，该氧化膜结构致密，摩擦系数低，硬度高，具有优异的耐磨性及耐蚀性能，同时其接触角为155～165°，具有良好的自清洁功能。

技术领域

本发明属于金属处理技术领域，具体涉及一种铝合金表面复合阳极氧化膜的制备方法。

背景技术

铝和铝合金由于比重小、比强度高，具有良好的成形性能、力学性能、物理性能以及工艺性能，被广泛应用于航空航天、交通运输、海洋船舶等领域，特别是在航空航天及交通运输方面发挥了重要作用。然而，目前更多地关注于铝合金零部件表面的耐磨性、耐蚀性等使用性能，而忽视了对表面抗污、自清洁性能的要求。在实际服役环境中，需要考虑兼具耐磨性、耐蚀性与自清洁于一体。

近年来，随着对仿生工程学的研究不断深入，人们逐渐找到了一种克服这一难题的新方法。在大自然中，蚯蚓、蜣螂等动物体表的某些部位呈多尺度微观结构，这种特定结构减小了液体与动物体表的接触面积，增大了液体在体表的接触角，与某些植物叶面的“荷叶效应”的原理极其相似。这种“荷叶效应”实质上是表面形态、结构与材料的耦合，即表面蜡质材料和微观粗糙结构的协同作用使得生物体表具有抗污自清洁性能，因此，在铝合金表面制备一种具有与上述生物类似微观结构的复合膜，使其兼具良好的耐磨性、耐蚀性及自清洁功能，具有十分重要的意义。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种铝合金表面复合阳极氧化膜的制备方法，包括以下步骤：

对铝合金进行二次阳极氧化后，浸入SiO₂溶胶体系中进行电泳复合，即得所述复合阳极氧化膜。

进一步地，所述二次阳极氧化具体为：首先进行直流电阳极氧化，之后进行直流叠加脉冲阳极氧化。

进一步地，所述直流电阳极氧化的电解液包括以下组分：5wt％的酒石酸，10～15wt％的草酸，12wt％的硫酸，其余为水；所述直流叠加脉冲阳极氧化的电解液包括以下组分：15wt％的硫酸，20wt％的磷酸，12wt％的乙二酸，其余为水。

进一步地，所述直流电阳极氧化的电流密度为1～2安培/平方分米，时间为20～30分钟；所述直流叠加脉冲阳极氧化的高电压为50V，低电压为35V，电流密度为1～2安培/平方分米，时间为20～60分钟。

进一步地，所述SiO₂溶胶体系包括以下组分：5～10wt％的SiO₂溶胶，5～15wt％的乙二醇，其余为水。

进一步地，所述SiO₂溶胶的制备方法，包括以下步骤：

将正硅酸四乙酯乙醇溶液加入有机溶剂中，搅拌下加入丙基三甲氧基硅烷，然后加入氨水乙醇溶液，得到所述SiO₂溶胶。

进一步地，所述正硅酸四乙酯乙醇溶液的浓度为150～200g/L，所述有机溶剂为浓度为250～280mL/L的乙醇，所述丙基三甲氧基硅烷的浓度为30～50g/L，所述氨水乙醇溶液的浓度为0.01～0.02mol/L；所述加入氨水乙醇溶液后，反应时间为12～36h，反应温度为30～50℃。

进一步地，所述电泳复合时采用交流电，电压为110～150V，时间为10～20min。

进一步地，对铝合金进行二次阳极氧化后24h内进行电泳复合。