一种铝合金氧化膜及其制备方法与流程

1.本发明属于金属氧化膜技术领域，具体涉及一种铝合金氧化膜及其制备方法。


背景技术：

2.铝合金材料由于其高的强度和重量比，易成型加工以及优异的物理、化学性能，成为目前工业中使用仅次于钢铁的第二大金属材料。正常情况下，铝合金表面会形成一层0.2-0.6μm的天然氧化膜，从而阻止了铝的进一步腐蚀。铝合金表面的天然氧化膜非常薄且软，因此很容易遭到破坏而失去了保护作用，同时，铝合金表面的氧化膜具有一定的导电性，很难阻止铝合金基体遭受电化学腐蚀。因此，为了有效保护铝合金制品在不同环境下不受腐蚀，要通过人工的方法制造较厚且性能优异的氧化膜，铝合金表面氧化处理，通常采用化学或者电化学的方法，即化学氧化与阳极氧化工艺。
3.阳极氧化工艺的大致流程为，先对铝合金表面进行处理，处理干净后再进行电镀，最后进行封孔，封孔处理时采用的方法有三类，即高温水化反应封闭、无机盐封闭和有机物封闭等。对于采用无机盐封闭的工艺，常采用的封孔剂为中温封孔剂和常温封孔剂，来达到固色封孔的效果。而现有技术中对无机盐高温封孔的研究报道少之又少。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中对无机盐高温封孔的研究报道少之又少的缺陷，从而提供一种铝合金氧化膜及其制备方法。
5.为此，本发明提供了以下技术方案，
6.本发明提供了一种铝合金氧化膜的制备方法，包括以下步骤，
7.将铝合金依次进行抛光、脱脂、电镀后，在700-800℃下封孔后，得到铝合金氧化膜，其中，封孔采用溶液的溶质为二氧化钼。
8.可选的，所述封孔采用溶液的溶剂为盐酸或硝酸中的一种。
9.和/或，所述溶剂的浓度为1-3mol/l。
10.和/或，所述溶质和溶液的质量比为(1-5):(80-100)。
11.优选的，所述溶剂浓度为1mol/l、2mol/l、3mol/l。
12.所述溶质和溶液的质量比为(5:90)、(1:100)、(3:80)。
13.可选的，所述封孔时间为10-50min。
14.优选的，所述封孔时间为10min、20min、30min、40min、50min。
15.可选的，所述电镀采用的电镀液包括钼酸、硫酸和水。
16.和/或，所述钼酸、硫酸和水的质量比为(1-10):(5-15):(30-60)。
17.优选的，所述钼酸、硫酸和水的质量比为(5:10:50)、(1:15:30)、(10:5:60)。
18.可选的，所述电镀的时间为30-60min。
19.优选的，所述电镀时间为30mi、40mi、50mi、60min。
20.和/或，所述电镀采用直流电进行。
21.可选的，所述直流电的电流密度为2-4a/dm2。
22.和/或，所述直流电的电压为40-60v。
23.优选的，所述直流电的电流密度为1a/dm2、2a/dm2、3a/dm2。
24.和/或，所述直流电的电压为40v、50v、60v。
25.可选的，所述脱脂包括以下步骤，将抛光后的铝合金置于循环流动的脱脂液中进行脱脂；
26.和/或，所述脱脂液包括碳酸钠、硫酸钠、硫酸钼、表面活性剂和水。
27.可选的，所述脱脂满足以下(1)-(4)中至少一项，
28.(1)所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
29.(2)所述碳酸钠、硫酸钠、硫酸钼、表面活性剂和水的质量比为(3-5):(4-8):(2-10):(0.1-0.3):(30-60)。
30.(3)所述脱脂的时间为5-10min。
31.(4)所述脱脂的温度为60-80℃。
32.优选的，所述碳酸钠、硫酸钠、硫酸钼、表面活性剂和水的质量比为4:5:8:0.2:50。
33.所述脱脂的时间为8min。
34.所述脱脂的温度为70℃。
35.可选的，所述抛光采用物理抛光的方式进行。
36.本发明还提供了一种采用上述制备方法得到的铝合金氧化膜。
37.本发明提供的技术方案，具有如下优点，
38.1.本发明提供了一种铝合金氧化膜的制备方法，包括以下步骤，将铝合金依次进行抛光、酯化、电镀后，在700-800℃下封孔后，得到铝合金氧化膜；其中，封孔采用溶液的溶质为二氧化钼。本发明在传统的铝合金氧化膜制备工艺中，采用高温封孔技术，使得制备出的铝合金氧化膜的耐磨性有了很大的提高，并且能够同时提升铝合金氧化膜的耐腐蚀性能。具体的，摩擦系数为0.15-0.25，出现腐蚀的天数为32-62d。
39.2.本发明提供的铝合金氧化膜的制备方法，电镀液采用钼酸、硫酸和水的混合溶液，在电镀形成氧化膜的过程中，钼酸中的钼元素会进入到氧化膜的孔隙中，使得制备出的氧化膜具备良好的机械性能。
40.3.本发明提供的铝合金氧化膜的制备方法，在电镀之前，采用含有钼溶液的脱脂液对铝合金进行脱脂，为后续的电镀氧化形成氧化膜提供了更好的基础，提高了氧化膜的机械性能。
具体实施方式
41.提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
42.实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
43.实施例1
44.本实施例提供了一种铝合金氧化膜的制备方法，包括以下步骤，
45.(1)先将铝合金工件采用物理抛光的方式抛光后，在70℃下，置于循环的脱脂液中脱脂8min，脱脂液由4kg碳酸钠、5kg硫酸钠、8kg硫酸钼、0.2kg十二烷基苯磺酸钠和50kg水组成。
46.(2)将脱脂后的铝合金置于电镀液中进行镀膜，电镀液由5kg钼酸、10kg硫酸和50kg水组成，电镀采用电流为3a/dm2、电压为50v的直流电电镀50min。
47.(3)将电镀后的铝合金在750℃下进行封孔30min，封孔采用溶液的溶质为二氧化钼，溶剂为2mol/l的盐酸(二氧化钼和盐酸的质量比为3:80)，得到铝合金氧化膜。
48.实施例2
49.本实施例提供了一种铝合金氧化膜的制备方法，包括以下步骤，
50.(1)先将铝合金工件采用物理抛光的方式抛光后，在70℃下，置于循环的脱脂液中脱脂8min，脱脂液由4kg碳酸钠、5kg硫酸钠、8kg硫酸钼、0.2kg十二烷基苯磺酸钠和50kg水组成。
51.(2)将脱脂后的铝合金置于电镀液中进行镀膜，电镀液由5kg钼酸、10kg硫酸和50kg水组成，电镀采用电流为3a/dm2、电压为50v的直流电电镀50min。
52.(3)将电镀后的铝合金在700℃下进行封孔30min，封孔采用溶液的溶质为二氧化钼，溶剂为2mol/l的盐酸(二氧化钼和盐酸的质量比为3:80)，得到铝合金氧化膜。
53.实施例3
54.本实施例提供了一种铝合金氧化膜的制备方法，包括以下步骤，
55.(1)先将铝合金工件采用物理抛光的方式抛光后，在70℃下，置于循环的脱脂液中脱脂8min，脱脂液由4kg碳酸钠、5kg硫酸钠、8kg硫酸钼、0.2kg十二烷基苯磺酸钠和50kg水组成。
56.(2)将脱脂后的铝合金置于电镀液中进行镀膜，电镀液由5kg钼酸、10kg硫酸和50kg水组成，电镀采用电流为3a/dm2、电压为50v的直流电电镀50min。
57.(3)将电镀后的铝合金在800℃下进行封孔30min，封孔采用溶液的溶质为二氧化钼，溶剂为2mol/l的盐酸(二氧化钼和盐酸的质量比为3:80)，得到铝合金氧化膜。
58.实施例4
59.本实施例提供了一种铝合金氧化膜的制备方法，包括以下步骤，
60.(1)先将铝合金工件采用物理抛光的方式抛光后，在60℃下，置于循环的脱脂液中脱脂10min，脱脂液由5kg碳酸钠、4kg硫酸钠、10kg硫酸钼、0.1kg十二烷基苯磺酸钠和60kg水组成。
61.(2)将脱脂后的铝合金置于电镀液中进行镀膜，电镀液由10kg钼酸、5kg硫酸和60kg水组成，电镀采用电流为2a/dm2、电压为40v的直流电电镀60min。
62.(3)将电镀后的铝合金在750℃下进行封孔30min，封孔采用溶液的溶质为二氧化钼，溶剂为2mol/l的盐酸(二氧化钼和盐酸的质量比为3:80)，得到铝合金氧化膜。
63.实施例5
64.本实施例提供了一种铝合金氧化膜的制备方法，包括以下步骤，
65.(1)先将铝合金工件采用物理抛光的方式抛光后，在80℃下，置于循环的脱脂液中
脱脂5min，脱脂液由3kg碳酸钠、8kg硫酸钠、2kg硫酸钼、0.3kg十二烷基苯磺酸钠和30kg水组成。
66.(2)将脱脂后的铝合金置于电镀液中进行镀膜，电镀液由1kg钼酸、15kg硫酸和30kg水组成，电镀采用电流为4a/dm2、电压为60v的直流电电镀30min。
67.(3)将电镀后的铝合金在750℃下进行封孔30min，封孔采用溶液的溶质为二氧化钼，溶剂为2mol/l的盐酸(二氧化钼和盐酸的质量比为3:80)，得到铝合金氧化膜。
68.实施例6
69.本实施例提供了一种铝合金氧化膜的制备方法，包括以下步骤，
70.(1)先将铝合金工件采用物理抛光的方式抛光后，在70℃下，置于循环的脱脂液中脱脂8min，脱脂液由4kg碳酸钠、5kg硫酸钠、8kg硫酸钼、0.2kg十二烷基苯磺酸钠和50kg水组成。
71.(2)将脱脂后的铝合金置于电镀液中进行镀膜，电镀液及电镀方法采用常规制备氧化膜的方法进行。
72.(3)将电镀后的铝合金在750℃下进行封孔30min，封孔采用溶液的溶质为二氧化钼，溶剂为2mol/l的盐酸(二氧化钼和盐酸的质量比为1:100)，得到铝合金氧化膜。
73.实施例7
74.本实施例提供了一种铝合金氧化膜的制备方法，包括以下步骤，
75.(1)先将铝合金工件采用物理抛光的方式抛光后，在70℃下，置于循环的脱脂液中脱脂8min，脱脂液由4kg碳酸钠、5kg硫酸钠、8kg硫酸钼、0.2kg十二烷基苯磺酸钠和50kg水组成。
76.(2)将脱脂后的铝合金置于电镀液中进行镀膜，电镀液由5kg钼酸、10kg硫酸和50kg水组成，电镀采用电流为3a/dm2、电压为50v的直流电电镀50min。
77.(3)将电镀后的铝合金在750℃下进行封孔30min，封孔采用溶液的溶质为二氧化钼，溶剂为2mol/l的盐酸(二氧化钼和盐酸的质量比为5:90)，得到铝合金氧化膜。
78.对比例1
79.本对比例提供了一种铝合金氧化膜的制备方法，包括以下步骤，
80.(1)先将铝合金工件采用物理抛光的方式抛光后，在70℃下，置于循环的脱脂液中脱脂8min，脱脂液由4kg碳酸钠、5kg硫酸钠、8kg硫酸钼、0.2kg十二烷基苯磺酸钠和50kg水组成。
81.(2)将脱脂后的铝合金置于电镀液中进行镀膜，电镀液由5kg钼酸、10kg硫酸和50kg水组成，电镀采用电流为3a/dm2、电压为50v的直流电电镀50min。
82.(3)将电镀后的铝合金在900℃下进行封孔30min，封孔采用溶液的溶质为二氧化钼，溶剂为2mol/l的盐酸(二氧化钼和盐酸的质量比为3:80)，得到铝合金氧化膜。
83.对比例2
84.本对比例提供了一种铝合金氧化膜的制备方法，包括以下步骤，
85.(1)先将铝合金工件采用物理抛光的方式抛光后，在70℃下，置于循环的脱脂液中脱脂8min，脱脂液由4kg碳酸钠、5kg硫酸钠、8kg硫酸钼、0.2kg十二烷基苯磺酸钠和50kg水组成。
86.(2)将脱脂后的铝合金置于电镀液中进行镀膜，电镀液由5kg钼酸、10kg硫酸和
50kg水组成，电镀采用电流为3a/dm2、电压为50v的直流电电镀50min。
87.(3)将电镀后的铝合金在600℃下进行封孔30min，封孔采用溶液的溶质为二氧化钼，溶剂为2mol/l的盐酸(二氧化钼和盐酸的质量比为3:80)，得到铝合金氧化膜。
88.对比例3
89.本对比例提供了一种铝合金氧化膜的制备方法，包括以下步骤，
90.(1)先将铝合金工件采用物理抛光的方式抛光后，在70℃下，置于循环的脱脂液中脱脂8min，脱脂液由4kg碳酸钠、5kg硫酸钠、8kg硫酸钼、0.2kg十二烷基苯磺酸钠和50kg水组成。
91.(2)将脱脂后的铝合金置于电镀液中进行镀膜，电镀液由5kg钼酸、10kg硫酸和50kg水组成，电镀采用电流为3a/dm2、电压为50v的直流电电镀50min。
92.(3)将电镀后的铝合金在采用沸水封孔30min，得到铝合金氧化膜。
93.测试例1
94.对实施例1-7和对比例1-3制备得到的铝合金氧化膜进行机械性能测试，测试氧化膜的摩擦系数、耐腐蚀性、封孔质量。
95.氧化膜摩擦系数的测试方法为gb/t 12967.1-2020中的测试方法；
96.氧化膜耐腐蚀性的测试方法为gb/t9789-1988中含so2潮湿大气腐蚀试验的测试方法；
97.氧化膜封孔质量的测试方法为bs1615-1945中指印试验。
98.具体测试结果如表1所示。
99.表1
100.[0101][0102]
通过表1数据可以看出:本发明在传统的铝合金氧化膜制备工艺中，采用高温封孔技术，使得制备出的铝合金氧化膜的机械性能有了很大的提高，并且能够同时提升制备出的铝合金氧化膜的耐腐蚀性能。本发明提供的铝合金氧化膜的制备方法，电镀液采用钼酸、硫酸和水的混合溶液，在电镀形成氧化膜的过程中，钼酸中的钼元素会进入到氧化膜的孔隙中，使得制备出的氧化膜具备良好的机械性能。发明提供的铝合金氧化膜的制备方法，在电镀之前，采用含有钼溶液的脱脂液对铝合金进行脱脂，为后续的电镀氧化形成氧化膜提供了更好的基础，提高了氧化膜的机械性能。
[0103]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。