[发明专利]铝或铝合金宽温度高速氧化工艺

说明书

本发明涉及一种铝或铝合金高速氧化工艺，特别是一种铝合金压铸件的宽温度高速氧化工艺。

将铝制品浸入电解液中连续通电，使铝制品表面形成氧化膜以达到保护铝制品的工艺已普遍应用。以前使用铬酸电解液，其优点在于氧化膜厚度可达到4～5微米，且致密，其氧化膜抗蚀性能较好。但是由于铬酸价格高，而且六价铬的毒性引起了严重的污染问题，在某些情况下就或多或少地以硫酸取代了铬酸。

在常规的硫酸阳极氧化工艺条件下，采用1安/平方分米的电流密度进行氧化处理时，其成膜速度为0.2～0.25微米/分。日本铝生产技术研究所提出一种新的铝及铝合金高速阳极氧化工艺，将硫酸阳极氧化的成膜速度提高至0.4～0.5微米/分。其电解液及工艺操作条件为：游离硫酸200～220克/升、铝容许含量＜20克/升（Al⁺⁺⁺）、添加剂（NiSO₄）8±2克/升、溶液温度22～24℃、电流密度1.5～2安/平方分米。若硫酸含量增加至300克/升，电流密度为2安/平方分米时，最高成膜速度为1微米/分。但是，此高速阳极氧化工艺的温度范围小，而且成膜速度还不理想。

本发明的目的在提供一种铝或铝合金的宽温度高速氧化工艺，以达到减少能耗和降低成本。

本发明提供的氧化工艺流程包括：除油、热水洗、电解抛光、高速阳极氧化和着色。特点是氧化的电解液及工艺操作条件为：硫酸H₂SO₄150～320克/升、硫酸铝Al₂（SO₄）₃·18H₂O 0～8克/升、草酸C₂O₄H₂0～25克/升、硼酸H₃BO₃0～50克/升、酒石酸C₄O₆H₆0～50克/升、阴离子型表活性剂0.01～0.02克/升、加速成膜添加剂5～12克/升、扩宽温度范围添加剂2～5克/升、溶液温度5～50℃、电流密度1～5安/平方分米、阴极材料铝或铅。本工艺的成膜速度可达1～1.2微米/分。

本工艺采用阴离子化学除油方法来润湿制品表面，使制品既除油污，又达到对基体表面不受腐蚀，同时也起到亲水性作用。所用的除油液中阴离子表面活性剂为5～8毫升/升，溶液温度为60～80℃，所需时间为油污除净为止。

本工艺采用磷酸-硫酸-铬酸型的铝合金抛光液，该溶液成本低、易掌握，既能起整平作用，又能起抛光作用，是当今铝合金抛光液较良好的配方。其抛光液及工艺操作条件为：磷酸H₃PO₄60～70%、硫酸H₂SO₄15～20%、铬酸CrO₃5～8%、水H₂O 3～5%、温度70～110℃、电流密度15～20安/平方分米、时间1～3。或者是：磷酸H₃PO₄60%、铬酸CrO₃20%、水H₂O 20%、温度65～75℃、电流密度5～10安/平方分米、时间3分。

本工艺所采用的加速成膜添加剂由钴盐（0.5g）、钯盐（0.2g）、镍盐（8g）所组成在氧化过程中起到成膜（Al₂O₃）速度快、膜层厚度均匀、吸附加强、微孔增大等特点。

本工艺所采的扩宽温度范围添加剂对阳极氧化起着掩蔽性作用，由硫脲（1g）、单乙醇胺（10g）、二硫基丙醇（0.2g）、抗坏血酸（2g）、草酸盐（15g）、酒石酸盐（30g）、三乙醇胺（12g）、环氧丙烷（20g）、环氧氯丙烷（20g）1、4丁炔醇（15g）等有机物分别进行加成反应而成。能起着扩宽温度范围作用。

我们先后对制锁行业中的芯门锁面板、执手、闩头等含Si、Cu、Mn、Mg的铝合金制品作了实用考核。具体工艺流程是：铝合金压铸件→修正→机械磨光→除油→热水洗→电解抛光→高速阳极氧化→着色→封闭→检验→成品。所采用氧化的电解液及工艺操作条件有如下四种实例：

现将本工艺实用考核的样品与日本铝生产技术研究所提出的高速氧化工艺的样品进行性能测试对比如下：

综合上述情况，本发明提出的宽温度高速氧化工艺具有如下优点：