專利名稱：鋁合金硬質(zhì)陽極氧化膜及其工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁合金表面處理，特別是硫酸電解液硬質(zhì)陽極氧化處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁合金硬質(zhì)陽極氧化膜具有高硬度、耐腐蝕、絕緣、光功能等優(yōu)良的性能，在汽車、 機械、電子和航空航天等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如發(fā)動機鋁活塞、渦旋式壓縮機斜盤、鋁缸體等零部件硬質(zhì)氧化后可提高耐磨和耐腐蝕性，利用氧化膜中的微孔可制備復(fù)合膜、過濾膜、 功能膜，還可作為催化劑載體和模板合成納米材料等。常見的硬質(zhì)陽極氧化均采用高濃度硫酸電解液，如硫酸為150_300g/L的電解液。 普遍認為，氧化膜在金屬/氧化膜/電解液界面間通過Al3+和02_向相反方向傳輸而生長， 形成的多孔氧化膜由很薄的阻擋層(約Ιμπι)與鋁基體相隔離，并由陣列排列的六方單胞構(gòu)成，單胞中有個細而長的孔通向外表面。但在實際陽極氧化過程中，因電解液種類和濃度及溫度、鋁合金成分和工藝參數(shù)等不同使氧化膜結(jié)構(gòu)有很大差異。為了獲得高質(zhì)量的氧化膜和生產(chǎn)效率，不同的電解液種類、添加劑、電流密度、電壓波形(如直流疊加脈沖或正負脈沖)等被應(yīng)用于鋁合金硬質(zhì)氧化中，但不利于環(huán)保和節(jié)能，且氧化膜的膜厚和性能仍然很有限。眾所周知，陽極氧化膜生長是在氧化膜生長速度和電解液對氧化膜的溶解速度競爭下進行的，因此電解液的酸濃度及溫度越低，氧化膜的溶解速度就越小，有利于氧化膜生長，膜層厚度和密度提高。當硫酸濃度過低(彡IOwt^H2SO4)時，則認為不能得到完整的氧化膜，這是因為硫酸濃度低，電解液導(dǎo)電性差、冰點高，以及鋁合金表面未進行特殊預(yù)處理。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上存在的問題，本發(fā)明的目的就在于提供一種鋁合金硬質(zhì)陽極氧化膜及其工藝方法，即先對鋁合金工件表面進行拋丸處理，再在低硫酸濃度的電解液中進行硬質(zhì)陽極氧化，制備出膜層厚、高硬度和高密度的硬質(zhì)氧化膜，并有利于環(huán)保和節(jié)能，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明的技術(shù)方案是鋁合金硬質(zhì)陽極氧化膜及其工藝方法，對鋁合金工件表面拋丸處理，得到高密度的高表面能的應(yīng)力區(qū)，然后在低硫酸濃度電解液中進行低電流密度和高電流密度硬質(zhì)陽極氧化。通過以下工藝方法來實現(xiàn)。1、將去油、脫脂和清洗后的鋁合金工件在拋丸機中采用潔凈的不銹鋼丸對鋁合金工件表面進行噴丸處理5-8min，不銹鋼丸粒度為200-70目，噴丸處理后再用清水洗凈、烘干；2、配制低硫酸濃度電解液，硫酸濃度為30_60g/L、硫酸鋁為50_100g/L、酒石酸為 20-40g/L和乙二醇為100-250g/L，其余為蒸餾水或去離子水；3、在低硫酸濃度電解液中進行硬質(zhì)陽極氧化，電解液溫度為-4_3°C，電流采用恒定的直流或脈沖電流，按下列工藝步驟進行硬質(zhì)陽極氧化得到氧化膜(1)采用低電流密度l-2A/dm2進行硬質(zhì)陽極氧化12-15min ；
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(2)用高電流密度5-7A/dm2進行硬質(zhì)陽極氧化80-100min ；(3)用清水洗凈，烘干。本發(fā)明的優(yōu)點是(1)硬質(zhì)氧化膜厚而綜合性能好。氧化膜的厚度為340-374 μ m時，仍然具有高硬度和高密度。(2)利于環(huán)境保護，節(jié)材節(jié)能。對鋁合金工件表面預(yù)處理用潔凈不銹鋼噴丸處理， 不用堿洗和酸洗，電解液的酸濃度極低，配制電解液用材料少，電解液溫度升高不明顯，硬質(zhì)陽極氧化過程中對氧化膜的溶蝕很少，成膜速度快，并且電解液不會因鋁離子的增加而報廢，壽命長。
具體實施例方式本發(fā)明結(jié)合具體實施例進一步說明如下實施例1鋁合金5052板材QOOX 150 X 2mm3)的硬質(zhì)陽極氧化(1)將去油、脫脂和清洗后的鋁合金5052板材在拋丸機中采用潔凈的不銹鋼丸對其表面進行噴丸處理5min，不銹鋼丸粒度為100-120目，噴丸處理后再用清水洗凈、烘干。(2)配制低硫酸濃度電解液，得到硫酸濃度為30g/L、硫酸鋁為70g/L、酒石酸為 40g/L和乙二醇為150g/L，其余為蒸餾水或去離子水。(3)在低硫酸濃度電解液中進行硬質(zhì)陽極氧化，電解液溫度控制在-Ι-rC，電流采用恒定的直流電流，按下列工藝步驟進行硬質(zhì)陽極氧化得到氧化膜①采用低電流密度2A/dm2進行硬質(zhì)陽極氧化13min ；
②用高電流密度6A/dm2進行硬質(zhì)陽極氧化SOmin ；③取出，用清水洗凈、烘干。經(jīng)檢測得到氧化膜厚度為357 μ m,顯微硬度為627HV，密度為3. llg/mm3。實施例2鋁合金20M板材QOO X 150 X 2mm3)的硬質(zhì)陽極氧化(1)將去油、脫脂和清洗后的鋁合金20M板材在拋丸機中采用潔凈的不銹鋼丸對其表面進行噴丸處理7min，不銹鋼丸粒度為150-200目，噴丸處理后再將鋁合金工件用清水洗凈、烘干。(2)配制低硫酸濃度電解液，得到硫酸濃度為硫酸濃度為50g/L、硫酸鋁為80g/L、 酒石酸為40g/L和乙二醇為200g/L，其余為蒸餾水或去離子水。(3)將噴丸處理后的鋁合金20M板材在所配制的低硫酸濃度電解液中進行硬質(zhì)陽極氧化，電解液溫度保持在-3-rC，電流采用恒定的直流電流，按下列工藝步驟進行硬質(zhì)陽極氧化得到氧化膜①采用低電流密度ΙΑ/dm2進行硬質(zhì)陽極氧化15min ；②用高電流密度5A/dm2進行硬質(zhì)陽極氧化90min ；③取出，用清水洗凈、烘干。經(jīng)檢測得到氧化膜厚度為357 μ m,顯微硬度為573HV，密度為3. 02g/mm3。
權(quán)利要求
1.鋁合金硬質(zhì)陽極氧化膜及其工藝方法，其特征在于對去油和脫脂后的鋁合金工件表面用潔凈不銹鋼丸進行噴丸處理后再在低硫酸濃度電解液中進行硬質(zhì)陽極氧化處理得到硬質(zhì)氧化膜。氧化膜膜厚為340-374μπι，硬度為540-650HV，氧化膜膜層的密度為 2. 94-3. Ilg/mm3 ；
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鋁合金硬質(zhì)陽極氧化膜及其工藝方法，其特征在于所述的噴丸處理是在拋丸機中采用潔凈不銹鋼丸對鋁合金工件表面進行噴丸處理5-8min，不銹鋼丸粒度為200-70目，噴丸處理后再用清水洗凈、烘干。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的鋁合金硬質(zhì)陽極氧化膜及其工藝方法，其特征在于所述低硫酸濃度電解液的硫酸濃度為30-60g/L、硫酸鋁為50-100g/L、酒石酸為20_40g/L和乙二醇為 100-250g/L，其余為蒸餾水或去離子水；
4.根據(jù)權(quán)利要求1的鋁合金硬質(zhì)陽極氧化膜及其工藝方法，其特征在于所述的電解液溫度為-4-3°C，硬質(zhì)陽極氧化電流采用恒定的直流或脈沖電流，按下列工藝步驟進行硬質(zhì)陽極氧化得到氧化膜(1)用低電流密度l_2A/dm2進行硬質(zhì)陽極氧化12-15min；(2)用高電流密度5-7A/dm2進行硬質(zhì)陽極氧化SO-IOOmin；(3)用清水洗凈，烘干。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋁合金硬質(zhì)陽極氧化膜及其工藝方法。對去油和脫脂后的鋁合金工件表面用潔凈不銹鋼丸進行噴丸處理后再在低硫酸濃度電解液中進行硬質(zhì)陽極氧化處理，先用低電流密度再用高電流密度進行硬質(zhì)陽極氧化處理得到硬質(zhì)氧化膜，氧化膜厚度為340-374μm，且硬度高、膜層致密、并利于環(huán)保和降低成本。
文檔編號C25D11/16GK102286766SQ201110286830
公開日2011年12月21日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者曾明, 顧琳, 魏曉偉 申請人:西華大學(xué)