一種提高鋁及鋁合金表面強(qiáng)度的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高鋁及鋁合金表面強(qiáng)度的處理方法，包括如下步驟：（1）一次水洗、（2）脫脂處理、（3）二次水洗、（4）一次酸洗、（5）二次酸洗、（6）堿洗、（7）陽極氧化、（8）三次水洗、（9）干燥保溫。本發(fā)明各步驟的處理方法科學(xué)合理，工藝巧妙，有效地改善了鋁或鋁合金材料表面氧化膜的結(jié)構(gòu)，顯著提升了其耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和有機(jī)溶劑腐蝕的能力，其表面的強(qiáng)度提高了20~25%，并具有特殊的微孔結(jié)構(gòu)，利于染色等深度加工工藝的進(jìn)行，有很好的使用價(jià)值。
【專利說明】
一種提高鋁及鋁合金表面強(qiáng)度的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高鋁及鋁合金表面強(qiáng)度的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁及鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度高、耐蝕性和成型性好、成本低等一系列的優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、船舶、建筑、橋梁、電力、汽車、核工業(yè)及兵器工業(yè)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]鋁及鋁合金表面處理方法有很多，目前比較成熟、應(yīng)用比較廣泛的有物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和綜合法?，F(xiàn)在常用的方法是陽極氧化法，通過電化學(xué)方法在鋁合金表面形成轉(zhuǎn)化膜，這種方法雖然可提高鋁合金的耐蝕性能，但是鋁合金轉(zhuǎn)化膜層耐磨性能沒有得到很大的改善；而且這層氧化膜易受到強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的腐蝕，同時(shí)鋁及鋁合金易產(chǎn)生晶間腐蝕，表面硬度偏低，不耐磨;此外，現(xiàn)有的陽極氧化處理方法時(shí)間較長，能耗較大。因此，如何改善鋁及鋁合金氧化膜的均勻性、硬度、耐磨、耐腐蝕性能，以及制備的工藝過程一直是業(yè)內(nèi)人員研究的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種提高鋁及鋁合金表面強(qiáng)度的處理方法。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
一種提高鋁及鋁合金表面強(qiáng)度的處理方法，包括如下步驟:
(1)一次水洗:用清水對(duì)鋁或鋁合金材料進(jìn)行洗滌，進(jìn)行除雜除塵處理；
(2)脫脂處理:將鋁或鋁合金材料放入脫脂液中，加熱保持脫脂液的溫度為38?40°C，20?25min后完成脫脂處理;所述脫脂液由如下重量份的物質(zhì)組成:5份次氨基三醋酸鈉、4份硅酸鈉、3份烷基酚聚氧乙烯醚、15份三聚磷酸鈉、3份辛基酚聚氧乙烯醚、300份水；
(3)二次水洗:用清水對(duì)脫脂處理后的鋁或鋁合金材料進(jìn)行洗滌，晾干備用；
(4)一次酸洗:將步驟(3)處理后的鋁或鋁合金材料放入一次酸洗溶液中，加熱保持溶液溫度為40?42°C，處理3?5min后取出用去離子水沖洗晾干備用;所述一次酸洗溶液由如下重量份的物質(zhì)組成:10份鹽酸、4份雙氧水、0.2份十二烷基磺酸鈉、3份硬脂酸鉀、0.5份六偏磷酸鈉、0.3份硅藻土、150份水；
(5)二次酸洗:將步驟(4)處理后的鋁或鋁合金材料放入二次酸洗溶液中，加熱保持溶液溫度為45?46°C，處理3?5min后取出用去離子水沖洗晾干備用;所述二次酸洗溶液由如下重量份的物質(zhì)組成:12份硫酸、5份硝酸、0.3份十二烷基磺酸鈉、4份硬脂酸鉀、0.6份六偏磷酸鈉、0.2份硅藻土、150份水；
(6)堿洗:將步驟(5)處理后的鋁或鋁合金材料放入堿液中，加熱保持堿液溫度為30~350C，40?60s后取出用去離子水沖洗晾干備用;所述堿液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6~7%的氫氧化鈉水溶液；
(7)陽極氧化:將步驟(6)處理后的鋁或鋁合金材料放入電解液中，加熱保持水溶液溫度為33?36°C，控制電流密度為0.6-0.8 A/dm2，同時(shí)輔以頻率為35KHz的超聲波進(jìn)行處理，共同處理1?15min即可;所述電解液由如下重量份的物質(zhì)組成:15份硫酸、5份草酸、3份硫酸鋁、I份納米活性炭、0.8份納米鈦酸鋇、0.5份六偏磷酸鈉、120份水；
(8)三次水洗:用清水對(duì)步驟(7)處理后的鋁或鋁合金材料進(jìn)行洗滌，去除其表面的電解液；
(9)干燥保溫:將步驟(8)處理后的鋁或鋁合金材料放入溫控室內(nèi)，加熱保持室內(nèi)溫度為150?180°C，保溫5?Smin后取出，自然冷卻至室溫即得成品。對(duì)處理后的鋁或鋁合金材料進(jìn)行保溫處理，有利于提升氧化膜的穩(wěn)定性。
[0006]進(jìn)一步的，步驟(4)、步驟(5)中所述的硅藻土顆粒大小為600?800目。
[0007]進(jìn)一步的，步驟(7)所述的納米活性炭的粒徑為45?55nm，納米鈦酸鋇的粒徑為65?75nm0
[0008]本發(fā)明具有如下有益效果:
(I)本方法在對(duì)鋁或鋁合金材料進(jìn)行酸洗時(shí)，配制了兩種不同的酸洗溶液，進(jìn)行了兩次酸洗，相比普通的一次酸洗處理方式，其消除氧化膜、去除較厚雜質(zhì)的效果更佳，在酸洗溶液中添加的硅藻土可吸附處理后的雜質(zhì)，進(jìn)一步提升了處理的速度和效果，最終處理后的材料表面組織均勻、潔凈光亮，提高了后續(xù)工藝操作的便利性與效果。
[0009](2)在陽極氧化操作時(shí)，向電解液中添加的納米活性炭和納米鈦酸鋇，在硫酸和草酸的作用下，與生成的三氧化二鋁氧化膜共同交聯(lián)在一起，提高了膜的均勻性、致密性，同時(shí)又增強(qiáng)了其硬度、耐磨和耐腐蝕性能，施加的超聲波不僅能加快整體的反應(yīng)速度，相比普通方式縮短了 40?60%的制備時(shí)長，又能提高處理膜的均勻性，進(jìn)一步增強(qiáng)了處理的質(zhì)量。
[0010](3)本發(fā)明各步驟的處理方法科學(xué)合理，工藝巧妙，有效地改善了鋁或鋁合金材料表面氧化膜的結(jié)構(gòu)，顯著提升了其耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和有機(jī)溶劑腐蝕的能力，其表面的強(qiáng)度提高了 20?25%，并具有特殊的微孔結(jié)構(gòu)，利于染色等深度加工工藝的進(jìn)行，有很好的使用價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ] 一種提高鋁及鋁合金表面強(qiáng)度的處理方法，包括如下步驟:
(1)一次水洗:用清水對(duì)鋁或鋁合金材料進(jìn)行洗滌，進(jìn)行除雜除塵處理；
(2)脫脂處理:將鋁或鋁合金材料放入脫脂液中，加熱保持脫脂液的溫度為38?40°C，20?25min后完成脫脂處理;所述脫脂液由如下重量份的物質(zhì)組成:5份次氨基三醋酸鈉、4份硅酸鈉、3份烷基酚聚氧乙烯醚、15份三聚磷酸鈉、3份辛基酚聚氧乙烯醚、300份水；
(3)二次水洗:用清水對(duì)脫脂處理后的鋁或鋁合金材料進(jìn)行洗滌，晾干備用；
(4)一次酸洗:將步驟(3)處理后的鋁或鋁合金材料放入一次酸洗溶液中，加熱保持溶液溫度為40?42°C，處理3~5min后取出用去離子水沖洗晾干備用;所述一次酸洗溶液由如下重量份的物質(zhì)組成:10份鹽酸、4份雙氧水、0.2份十二烷基磺酸鈉、3份硬脂酸鉀、0.5份六偏磷酸鈉、0.3份硅藻土、150份水；
(5)二次酸洗:將步驟(4)處理后的鋁或鋁合金材料放入二次酸洗溶液中，加熱保持溶液溫度為45?46°C，處理3~5min后取出用去離子水沖洗晾干備用;所述二次酸洗溶液由如下重量份的物質(zhì)組成:12份硫酸、5份硝酸、0.3份十二烷基磺酸鈉、4份硬脂酸鉀、0.6份六偏磷酸鈉、0.2份硅藻土、150份水； (6)堿洗:將步驟(5)處理后的鋁或鋁合金材料放入堿液中，加熱保持堿液溫度為30~35°C，40?60s后取出用去離子水沖洗晾干備用;所述堿液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6~7%的氫氧化鈉水溶液；
(7)陽極氧化:將步驟(6)處理后的鋁或鋁合金材料放入電解液中，加熱保持水溶液溫度為33?36°C，控制電流密度為0.6-0.8 A/dm2，同時(shí)輔以頻率為35KHz的超聲波進(jìn)行處理，共同處理1?15min即可;所述電解液由如下重量份的物質(zhì)組成:15份硫酸、5份草酸、3份硫酸鋁、I份納米活性炭、0.8份納米鈦酸鋇、0.5份六偏磷酸鈉、120份水；
(8)三次水洗:用清水對(duì)步驟(7)處理后的鋁或鋁合金材料進(jìn)行洗滌，去除其表面的電解液；
(9)干燥保溫:將步驟(8)處理后的鋁或鋁合金材料放入溫控室內(nèi)，加熱保持室內(nèi)溫度為150?180 °C，保溫5?8min后取出，自然冷卻至室溫即得成品。
[0012]進(jìn)一步的，步驟(4)、步驟(5)中所述的硅藻土顆粒大小為600?800目。
[0013]進(jìn)一步的，步驟(7)所述的納米活性炭的粒徑為45?55nm，納米鈦酸鋇的粒徑為65?75nm0
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高鋁及鋁合金表面強(qiáng)度的處理方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)一次水洗:用清水對(duì)鋁或鋁合金材料進(jìn)行洗滌，進(jìn)行除雜除塵處理； (2)脫脂處理:將鋁或鋁合金材料放入脫脂液中，加熱保持脫脂液的溫度為38?40V，20?25min后完成脫脂處理;所述脫脂液由如下重量份的物質(zhì)組成:5份次氨基三醋酸鈉、4份硅酸鈉、3份烷基酚聚氧乙烯醚、15份三聚磷酸鈉、3份辛基酚聚氧乙烯醚、300份水； (3)二次水洗:用清水對(duì)脫脂處理后的鋁或鋁合金材料進(jìn)行洗滌，晾干備用； (4)一次酸洗:將步驟(3)處理后的鋁或鋁合金材料放入一次酸洗溶液中，加熱保持溶液溫度為40?42°C，處理3~5min后取出用去離子水沖洗晾干備用;所述一次酸洗溶液由如下重量份的物質(zhì)組成:10份鹽酸、4份雙氧水、0.2份十二烷基磺酸鈉、3份硬脂酸鉀、0.5份六偏磷酸鈉、0.3份硅藻土、150份水； (5)二次酸洗:將步驟(4)處理后的鋁或鋁合金材料放入二次酸洗溶液中，加熱保持溶液溫度為45?46°C，處理3~5min后取出用去離子水沖洗晾干備用;所述二次酸洗溶液由如下重量份的物質(zhì)組成:12份硫酸、5份硝酸、0.3份十二烷基磺酸鈉、4份硬脂酸鉀、0.6份六偏磷酸鈉、0.2份硅藻土、150份水； (6)堿洗:將步驟(5)處理后的鋁或鋁合金材料放入堿液中，加熱保持堿液溫度為30?35°C，40?60s后取出用去離子水沖洗晾干備用;所述堿液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6~7%的氫氧化鈉水溶液； (7)陽極氧化:將步驟(6)處理后的鋁或鋁合金材料放入電解液中，加熱保持水溶液溫度為33?36°C，控制電流密度為0.6-0.8 A/dm2，同時(shí)輔以頻率為35KHz的超聲波進(jìn)行處理，共同處理1?15min即可;所述電解液由如下重量份的物質(zhì)組成:15份硫酸、5份草酸、3份硫酸鋁、I份納米活性炭、0.8份納米鈦酸鋇、0.5份六偏磷酸鈉、120份水； (8)三次水洗:用清水對(duì)步驟(7)處理后的鋁或鋁合金材料進(jìn)行洗滌，去除其表面的電解液； (9)干燥保溫:將步驟(8)處理后的鋁或鋁合金材料放入溫控室內(nèi)，加熱保持室內(nèi)溫度為150?180 °C，保溫5?8min后取出，自然冷卻至室溫即得成品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鋁及鋁合金表面強(qiáng)度的處理方法，其特征在于，步驟(4)、步驟(5)中所述的硅藻土顆粒大小為600?800目。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高鋁及鋁合金表面強(qiáng)度的處理方法，其特征在于，步驟(7)所述的納米活性炭的粒徑為45?55nm，納米鈦酸鋇的粒徑為65?75nm。
【文檔編號(hào)】C23G1/12GK105908239SQ201610376040
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】劉洪建
【申請人】劉洪建