一种铝合金常温、低电压硬质阳极氧化工艺方法与流程

1.本发明属于铝合金表面处理领域，涉及一种铝合金常温、低电压硬质阳极氧化工艺方法。


背景技术：

2.铝合金的硬质阳极氧化，可在铝合金制件表面生产质硬、多孔的厚氧化膜，厚度范围为20～250μm。由于硬质阳极氧化膜的优良特性，它在耐热、耐磨、绝缘性要求高的铝制零件上应用很广。国防行业内普遍应用的硬质阳极氧化工艺均为传统的低温硫酸硬质阳极氧化工艺，这种工艺为保证膜层的硬度和膜厚达到要求，工作温度必须保持在-5℃～5℃，需要强制冷设备和空气搅拌等方法排放成膜过程中释放的热量，否则易出现膜层疏松或零件边缘烧蚀等问题；另外，传统的低温工艺电流密度和终止电压高(多为60v～120v)，且需交直流叠加或脉冲电流。因此，传统的低温硫酸硬质阳极氧化工艺能耗大，设备投资高，工作条件复杂，进而导致生产成本较高。


技术实现要素：

3.本发明提供一种可以在常温、低电压条件下进行的铝合金硬质阳极氧化工艺方法，即一种铝合金常温、低电压硬质阳极氧化工艺方法。为了提高硬质阳极氧化工作温度，降低电流密度和终止电压，从而取消强制冷和交直流叠加或脉冲电流等设备，实现在常温、低电压(20～24v)直流电条件下对铝合金零件进行硬质阳极氧化处理，最终达到节能环保、降低设备成本，简化工作条件的目的。
4.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
5.一种铝合金常温、低电压硬质阳极氧化工艺方法，其特征在于，氧化采用的溶液为：硫酸溶液、草酸、乳酸或丙二酸的混合溶液，利用草酸、乳酸或丙二酸中的羧基和羟基提高氧化膜生长速度，使其大于氧化膜的溶解速度。
6.进一步地，在上述氧化溶液中，在电流1～2a/dm2下通电成膜。
7.一种铝合金常温、低电压硬质阳极氧化工艺方法，其特征在于，对铝合金硬质阳极氧化的氧化溶液组成为：硫酸溶液、草酸、乳酸或丙二酸；硫酸溶液200～300g/l，草酸50～75g/l，乳酸或丙二酸50～75g/l。
8.一种铝合金常温、低电压硬质阳极氧化工艺方法，其特征在于，对铝合金硬质阳极氧化的氧化溶液组成为：硫酸溶液、草酸、乳酸或丙二酸；硫酸溶液200～300g/l，草酸50～75g/l，乳酸或丙二酸50～75g/l；
9.溶液温度16～22℃，浸泡时间为60～70min；
10.材料通电电压20～24v；
11.材料通电电流密度在前20分钟内由0.1a
·
dm-2
逐渐升至0.5a
·
dm-2
；
12.在20～25分钟内逐渐升至1～2a
·
dm-2
，保持氧化完成。
13.本发明的原理是：
14.本发明是一种可以在常温、低电压条件下进行的铝合金硬质阳极氧化工艺方法。
15.硬质阳极氧化的机理是膜的电化学生长与化学溶解两个过程同时作用的结果。由于硬质阳极氧化膜厚、致密而且具有较高的电阻，为了得到硬度高、膜层厚的氧化膜，传统低温单一硫酸硬质阳极氧化工艺采用高电压和大电流使氧化膜生长速度大于溶解速度，而电压升高(60v～120v)、电流增大(电流密度2.5～4a/dm2)，必然会产生大量的热，是电解液温度升高又加速了氧化膜的溶解，因此需要强制冷设备降温(-5～5℃)。
16.而本方法是通过在硫酸溶液中添加草酸，再添加乳酸或丙二酸，利用草酸、乳酸或丙二酸中得羧基和羟基提高氧化膜生长速度，使其大于膜的溶解速度，得到硬度高、膜层厚的氧化膜，又因为添加草酸、乳酸或丙二酸后氧化膜速度足够高，因此在低电流条件下即可成膜(1～2a/dm2)，而电压低、电流小，使其成膜过程中释放的热量少，不会加快膜的溶解速度，因此无需强降温设备，在常温条件下即可成膜。
17.本发明的有益效果：
18.该方法制备的膜层致密均匀、光滑平整，厚度在30μm以上，硬度不低于400hv
0.05
，润滑性能良好，各项性能均优于传统低温工艺制得的膜层性能。
19.本工艺方法可在常温条件下工作，采用普通水冷即可，无需强制冷设备，可节约设备成本以及强制冷设备运行的能耗成本；另外，本工艺方法电流小、电压低，可降低电源设备的购置成本，同时解决电能耗。综上所述，本发明可产生降低设备成本、节约能耗的经济效益。
具体实施方式
20.下面对本发明方法的实施做进一步描述。
21.本发明的原理是：
22.本方法是通过在硫酸溶液中添加草酸，再添加乳酸或丙二酸，利用草酸、乳酸或丙二酸中得羧基和羟基提高氧化膜生长速度，使其大于膜的溶解速度，得到硬度高、膜层厚的氧化膜，又因为添加草酸、乳酸或丙二酸后氧化膜速度足够高，因此在低电流条件下即可成膜(1～2a/dm2)，而电压低、电流小，使其成膜过程中释放的热量少，不会加快膜的溶解速度，因此无需强降温设备，在常温条件下即可成膜。
23.一种铝合金常温、低电压硬质阳极氧化工艺方法，或工艺流程及工艺条件具体如下：
24.第一步，对铝合金脱脂，(除油处理)，除油采用槽液组成为磷酸钠20～40g/l、碳酸钠25～30g/l，工作温度50～70℃，工作时间40～60s；
25.第二步，热水洗，采用自来水，工作温度50～70℃，工作时间30s；
26.第三步，冷水洗，采用自来水，工作温度15～35℃，工作时间30s；
27.第四步，出光，出光采用的槽液组成为硝酸400～500g/l，常温，工作时间50～60s；
28.第五步，冷水洗，采用自来水，工作温度15～35℃，工作时间30s；
29.第六步，冷水洗，采用自来水，工作温度15～35℃，工作时间30s；
30.第七步，硬质阳极氧化，氧化采用槽液组成为，硫酸溶液添加草酸，再添加乳酸或丙二酸；硫酸溶液200～300g/l，草酸50～75g/l，乳酸或丙二酸50～75g/l；
31.溶液工作温度16～22℃，浸泡工作时间60～70min；(材料通电电压20～24v；电流
密度在前20分钟内由0.1a
·
dm-2
逐渐升至0.5a
·
dm-2
,在20～25分钟内逐渐升至1～2a
·
dm-2
，)
32.通过控制电压使电流密度在前20分钟内由0.1a
·
dm-2
逐渐升至0.5a
·
dm-2
,在20～25分钟内逐渐升至1～2a
·
dm-2
，保持至出槽；氧化时间60～70min。
33.第八步，冷水洗，采用自来水，工作温度15～35℃，工作时间30s；
34.第九步，冷水洗，采用自来水，工作温度15～35℃，工作时间30s；
35.第十步，封闭，槽液组成为封闭液4～5g/l，工作温度20～25℃，工作时间10～20min；提高耐蚀性。
36.第十一步，冷水洗，采用自来水，工作温度15～35℃，工作时间30s；
37.第十二步，热水洗，采用自来水，工作温度70～90℃，工作时间30s；
38.第十三步，吹干，采用高压风枪对零件进行吹风，直至零件表面无明显水迹即可；
39.第十四步，烘干，工作温度40～80℃，工作时间5～20min。