一种铝合金的表面强化处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种铝合金的表面强化处理方法，包括如下步骤：将铝合金置于钠盐溶液中，超声清洗，其中：超声清洗的温度为40～45℃，功率为5～10kW；将经超声清洗后的铝合金水洗3～4min后，进行抛光；将铝合金进行阳极氧化；将氧化后的铝合金浸入醋酸钴与硼酸的水溶液中，进行微波加热；将铝合金用去离子水洗净；干燥。本发明的表面强化处理方法简单、效率高，且处理后得到的铝合金氧化膜的厚度高、硬度高且耐腐蚀性强。可较好的应用于航空航天、汽车、精密机械制造等高科技领域。
【专利说明】
一种铝合金的表面强化处理方法
技术领域
[0001]本发明涉及金属部件表面强化技术领域。更具体地，涉及一种铝合金的表面强化处理方法。
【背景技术】
[0002]随着铝合金制品加工工业的发展，采用阳极氧化的方法，在铝合金制件表面生成一层氧化膜，以达到表面强化和防护的目的。被广泛应用于航空航天，汽车、机械制造以及电子产品等高技术领域。传统的阳极氧化工艺，氧化速率慢，耗时时间长，粗糙度高。随着膜层的加厚，膜层表面质软，耐磨性和耐腐蚀性变差等缺陷。
[0003]对铝合金制品的表面强化处理具有很重要的作用。从而，提供一种方法简单、效率高的铝合金的表面强化处理方法是很有意义的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种铝合金的表面强化处理方法，该处理方法简单、效率高，且处理后得到的铝合金氧化膜的厚度高、硬度高且耐腐蚀性强。
[0005]为达到上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0006]—种铝合金的表面强化处理方法，包括如下步骤:
[0007]将铝合金置于钠盐溶液中，超声清洗，其中:超声清洗的温度为40?45°C，功率为5?1kW;
[0008]将经超声清洗后的铝合金水洗3?4min后，进行抛光；
[0009]将铝合金进行阳极氧化；
[0010]将氧化后的铝合金浸入醋酸钴与硼酸的水溶液中，进行微波加热；
[0011 ]将铝合金用去离子水洗净；
[0012]干燥。
[0013]优选地，所述钠盐溶液是指将碳酸氢钠与磷酸钠按质量比1:1.5?2的比例混合，再溶于水中，得到钠盐溶液;所述钠盐溶液的浓度为65?70g/L。
[0014]优选地，所述超声清洗的时间为3?4min。
[0015]优选地，所述抛光是指将铝合金置于浓度为230?280g/L的硝酸溶液中浸泡I?2min，然后水洗干净。
[0016]优选地，所述阳极氧化的方法为:将铝合金浸入酸性电解液中，在外电流作用下，将其作为阳极氧化，氧化时间为20?25min;所述酸性电解液由硫酸与硼酸溶于水得到;所述酸性电解液中，硫酸的质量浓度为6?9%，硼酸的质量浓度为4?8% ;所述酸性电解液的温度为28?30°C ;所述外电流的起始电流密度为0.5A/dm2，氧化4min后再升高至1.0A/dm2，再4min后升高至1.5A/dm2，然后维持电流密度不变。
[0017]优选地，所述醋酸钴与硼酸的水溶液中，醋酸钴的浓度为6.5?7g/L，硼酸的浓度为4?5g/L。
[0018]优选地，所述微波加热的温度为60?70°C，加热时间为4?6min。
[0019]更优选地，所述微波加热的温度为60?65°C，加热时间为4?6min。
[0020]优选地，所述用去离子水洗净是指使得铝合金水洗后的去离子水的电导率小于220微秒 / cm。
[0021]优选地，所述干燥的方法为:在80?90°C温度下的热空气下干燥2?3min;或，在5?10°C温度下真空干燥8?1min。
[0022]本发明的有益效果如下:
[0023]本发明的铝合金表面强化处理方法提高了铝合金表面的阳极氧化成膜速度，减少了氧化时间，节约了能源。
[0024]该处理方法工序简单，易于操作，便于产业化。
[0025]生成的氧化膜的厚度可调且硬度大，氧化膜均匀，光滑，致密性好，硬度高、耐磨耐腐蚀性均优异。可较好的应用于航空航天、汽车、精密机械制造等高科技领域。
【具体实施方式】
[0026]为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0027]实施例1
[0028]一种铝合金的表面强化处理方法，步骤如下:
[0029]I)配制浓度为65g/L的钠盐水溶液，溶质为质量比为1: 1.5的碳酸氢钠和磷酸钠；
[0030]2)将6061铝合金置于上述钠盐的水溶液中，再进行超声清洗，其中，超声清洗的温度为45°C，超声功率为6kW;
[0031]3)将超声清洗后的6061铝合金用去离子水水洗3?4min，再置于浓度为230g/L的硝酸溶液中浸泡2min，再用去离子水水洗干净；
[0032]4)配制酸性电解液:该酸性电解液由硫酸与硼酸溶于水得到，其中，酸性电解液中硫酸的质量浓度为8%，硼酸的质量浓度为5%。
[0033]5)将水洗后的铝合金置于酸性电解液中，控制电解液的温度为28°C，以铝合金作为阳极，施加电流进行氧化，其中起始电流密度控制在0.5A/dm2，氧化4min后再升高至Ι.ΟΑ/dm2，再4min后升高至1.5A/dm2，然后维持电流密度不变，氧化的时间为22min;
[0034]6)配制醋酸钴与硼酸的水溶液，其中醋酸钴的浓度为6.5g/L，硼酸的浓度为4.5g/L；
[0035]7)将氧化后的铝合金置于步骤6)的水溶液中，进行微波加热，温度设置为65°C，加热时间为5min;
[0036]8)将铝合金用去离子水冲洗，至冲洗后的去离子水的电导率小于220微秒/cm;
[0037]9)将铝合金置于85°C热空气下，干燥3min，得到表面强化后的铝合金。
[0038]用北京时代之峰科技有限公司生产的TT260覆层测厚仪测量强化处理后的铝合金表面的氧化膜厚度，厚度为52.6μπι。且氧化膜均匀，光滑，致密性好。
[0039]使用上海泰明光学仪器有限公司生产的HXD-1000TC硬度计测量铝合金氧化膜的硬度，测得硬度为HV415.5。
[0040]采用YWQ系列盐雾腐蚀表面强化处理后的铝合金氧化膜的耐腐蚀性，其中烟雾由pH值为3.1?3.3的氯化钠和冰乙酸的混合液组成，测得其耐腐蚀时间为301小时。
[0041 ] 实施例2
[0042]一种铝合金的表面强化处理方法，步骤如下:
[0043]I)配制浓度为69g/L的钠盐水溶液，溶质为质量比为1:2的碳酸氢钠和磷酸钠；
[0044]2)将6061铝合金置于上述钠盐的水溶液中，再进行超声清洗，其中，超声清洗的温度为42°C，超声功率为9kW;
[0045]3)将超声清洗后的6061铝合金用去离子水水洗3?4min，再置于浓度为280g/L的硝酸溶液中浸泡2min，再用去离子水水洗干净；
[0046]4)配制酸性电解液:该酸性电解液由硫酸与硼酸溶于水得到，其中，酸性电解液中硫酸的质量浓度为8%，硼酸的质量浓度为7%。
[0047]5)将水洗后的铝合金置于酸性电解液中，控制电解液的温度为30°C，以铝合金作为阳极，施加电流进行氧化，其中起始电流密度控制在0.5A/dm2，氧化4min后再升高至Ι.ΟΑ/dm2，再4min后升高至1.5A/dm2，然后维持电流密度不变，氧化的时间为22min;
[0048]6)配制醋酸钴与硼酸的水溶液，其中醋酸钴的浓度为6.8g/L，硼酸的浓度为5g/L;
[0049]7)将氧化后的铝合金置于步骤6)的水溶液中，进行微波加热，温度设置为70°C，加热时间为5min;
[0050]8)将铝合金用去离子水冲洗，至冲洗后的去离子水的电导率小于220微秒/cm;
[0051]9)将铝合金置于8°C真空度为-0.1MPa的环境下干燥8min，得到表面强化后的铝合金。
[0052]用北京时代之峰科技有限公司生产的TT260覆层测厚仪测量强化处理后的铝合金表面的氧化膜厚度，厚度为55μπι。且氧化膜均匀，光滑，致密性好。
[0053]使用上海泰明光学仪器有限公司生产的HXD-1000TC硬度计测量铝合金氧化膜的硬度，测得硬度为HV459.2。
[0054]采用YWQ系列盐雾腐蚀表面强化处理后的铝合金氧化膜的耐腐蚀性，其中烟雾由pH值为3.1?3.3的氯化钠和冰乙酸的混合液组成，测得其耐腐蚀时间为325小时。
[0055]对比例I
[0056]重复实施例1，区别在于，将步骤5)中电流密度的变化改为“起始电流密度控制在0.5A/dm2，氧化4min后升高至1.5A/dm2，然后维持电流密度不变，氧化的时间为22min”，其余条件不变。按实施例1的方法测得膜厚度为49.2μπι，氧化膜厚不均匀。耐腐蚀时间为272小时。
[0057]对比例2
[0058]重复实施例1，区别在于，删除步骤6)，且将步骤7)改为“将氧化后的铝合金置于去离子水中，进行微波加热，温度设置为70°C，加热时间为5min”，其余条件不变。按实施例1的方法测得其耐腐蚀时间为283小时。
[0059]对比例3
[0060]重复实施例2，区别在于，将步骤7)中微波加热改为正常水浴加热，其余条件不变，按实施例1的方法测得其耐腐蚀时间为276小时。
[0061 ] 对比例4
[0062]重复实施例1，区别在于，将步骤6)中配制的水溶液为:醋酸捏5.5g/L，醋酸钴lg/L，硼酸8.2g/L，其余条件不变，按实施例1的方法测得其耐腐蚀时间为265小时。
[0063]显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，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，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【主权项】
1.一种铝合金的表面强化处理方法，其特征在于，包括如下步骤: 将铝合金置于钠盐溶液中，超声清洗，其中:超声清洗的温度为40?45°C，功率为5?IOkff； 将经超声清洗后的铝合金水洗3?4min后，进行抛光； 将铝合金进行阳极氧化； 将氧化后的铝合金浸入醋酸钴与硼酸的水溶液中，进行微波加热； 将铝合金用去离子水洗净； 干燥。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钠盐溶液是指将碳酸氢钠与磷酸钠按质量比1: 1.5?2的比例混合，再溶于水中，得到钠盐溶液;所述钠盐溶液的浓度为65?70g/L03.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述抛光是指将铝合金置于浓度为230?280g/L的硝酸溶液中浸泡I?2min，然后水洗干净。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳极氧化的方法为:将铝合金浸入酸性电解液中，在外电流作用下，将其作为阳极氧化，氧化时间为20?25min ；所述酸性电解液由硫酸与硼酸溶于水得到;所述酸性电解液中，硫酸的质量浓度为6?9%，硼酸的质量浓度为4?8 % ;所述酸性电解液的温度为28?30 °C ;所述外电流的起始电流密度为0.5A/dm2，氧化4min后再升高至1.0A/dm2，再4min后升高至1.5A/dm2，然后维持电流密度不变。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述醋酸钴与硼酸的水溶液中，醋酸钴的浓度为6.5?7g/L，硼酸的浓度为4?5g/L。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波加热的温度为60?70°C，加热时间为4?6min。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用去离子水洗净是指使得铝合金水洗后的去离子水的电导率小于220微秒/cm。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干燥的方法为:在80?90°C温度下的热空气下干燥2?3min;或，在5?10 °C温度下真空干燥8?1min。
【文档编号】C25D11/08GK105926018SQ201610546790
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年7月12日
【发明人】赵卉宇, 贾德超, 孙景波
【申请人】长春奥生汽车零部件有限责任公司