一种高耐蚀型多色化硬质氧化铝合金的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高耐蚀型多色化硬质氧化铝合金的制备方法，尤其涉及一种具有较高耐腐蚀性能铝合金表面硬质阳极氧化的着色方法，属于铝合金表面处理技术领域。

背景技术

铝合金是全世界使用最为广泛的轻合金材料，被广泛应用于建筑装饰、航天航空、电子设备等领域。为提高铝合金材料的服役寿命、表面性能和美观性，多种表面处理技术应用于铝合金表面。其中，硬质阳极氧化技术可获得高硬度、高耐磨和耐腐蚀性良好的铝合金表面，其航空航天、军事工程、电子设备和生活器具等领域有着广泛的应用。

铝合金硬质阳极氧化膜与普通阳极氧化膜相比，其厚度一般不低于25μm，硬度较高，一般大于350HV，耐磨性较好，耐击穿电压较高。从硬质阳极氧化的工艺上来讲，其槽液温度一般在5℃以下，槽液中电解质浓度较低，电流密度较高，这些工艺条件也决定了硬质阳极氧化膜的颜色较普通阳极氧化膜的颜色更深一些，且其阳极氧化膜的孔隙率很低，所以其膜层中多孔结构对着色剂的吸附性较差，最终导致膜层着色不均匀或难以着色。此外，在阳极氧化膜着色阶段，当浸染较深的颜色时，则浸泡着色液时间较长，因此可能造成硬质阳极氧化膜的硬度和耐腐蚀性降低。

此外，当前应用于工业生产的铝合金硬质阳极氧化工艺的温度普遍较低(一般在5℃以下)，维持低温需要系统的制冷设备，能源消耗较大，最终会增加硬质阳极氧化生产的成本。因此适当提高硬质阳极氧化槽液的温度，对其工业化生产也会有十分重要的意义。

发明内容

本发明针对硬质阳极氧化工艺温度过低，硬质氧化膜难以着色，色彩单一，且在着色过程中存在降低其耐腐蚀性能的问题，提供一种具有复合膜层结构的高耐蚀型多色化硬质阳极氧化膜的制备方法。该技术可以在较高阳极温度下(15～18℃)制备出色彩丰富且耐蚀性十分优异的硬质阳极氧化铝合金。

为了解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现：

1)6063铝合金经前处理(除油、化学抛光和中和除灰)后，得到的表面具有平滑、光亮、洁净的特征。

2)进一步地，将前处理后的铝合金放入含有95～120g/L浓硫酸(质量分数98％)、6～12g/L羟基亚乙基二膦酸和5～8g/L硫酸镁组成的水溶液中进行阳极氧化处理，阳极电解液温度为15～18℃。整个阳极氧化过程分为三个阶段：①为了降低铝合金在阳极氧化的初始阶段被高电流密度烧蚀(Burning)的风险，本专利采用阶梯型升流法进行初始阳极氧化，即首先将阳极电流密度调至1A/dm

3)进一步地，将获得的硬质阳极氧化膜层放入活化液中对膜层进行活化处理。活化液组成为：10g/L磷酸、2g/L柠檬酸、4g/L酒石酸和5g/L氨基磺酸，余量为去离子水，处理时间2.5～6min，溶液温度22～30℃。然后经两道水洗，将铝合金样品表面粘附的活化液清洗干净。

4)进一步地，浸泡有机着色剂或无机染色剂，对活化后的铝合金试样进行着色处理。5)最后对着色后的试样进行封闭处理，首先将试样浸入含有6～8g/L Ni(CH

该技术属于铝合金表面处理的范畴，最终获得的试样，具有优异的防护性能，硬度高，耐腐蚀性能十分优异，该硬质阳极氧化铝合金的着色不限于有机染料着色或无机盐着色，可根据生产需求，对该种硬质阳极氧化铝合金实施多种颜色的着色，可保持着色后的阳极氧化膜性能的长时间稳定可靠。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在较高的阳极温度下制备的多色化、高耐蚀性硬质阳极氧化铝合金满足了普通硬质氧化铝合金在外观与性能方面同时兼顾的要求；本发明工艺简便、能量消耗低、流程简单、可扩展性高；电源输出波形简单，工业化直流电源即可满足生产要求，无需专用电源；其在航空航天、军事工程、电子设备和生活器具等方面有广泛的应用前景。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，与本发明的实施案例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1为本发明制备出的多色化硬质阳极氧化膜的微观截面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

1)6063铝合金经前处理(除油、化学抛光和中和除灰)后，得到的表面具有平滑、光亮、洁净的特征。

2)进一步地，将前处理后的铝合金放入含有95g/L浓硫酸(质量分数98％)、6g/L羟基亚乙基二膦酸和5g/L硫酸镁组成的水溶液中进行阳极氧化处理，阳极电极液温度为15℃。整个阳极氧化过程分为三个阶段：①为了降低铝合金在阳极氧化的初始阶段被高电流密度烧蚀(Burning)的风险，本专利在采用阶梯型升流法进行初始阳极氧化，即首先将阳极电流密度调至1A/dm

3)进一步地，将获得的硬质阳极氧化膜层放入含有10g/L磷酸、2g/L柠檬酸、4g/L酒石酸和5g/L氨基磺酸组成的水溶液，对膜层进行活化处理，处理时间2.5min，溶液温度22℃.然后经两道水洗，将铝合金样品表面粘附的活化液清洗干净。

4)进一步地，浸泡蓝色无机着色剂(市售)，对活化后的铝合金试样进行着色处理。5)最后，对着色后的试样进行封闭处理，首先将试样浸入含有6g/L Ni(CH

最终得到蓝色且着色均匀的阳极氧化铝合金，表面硬度可达385HV，中性盐雾实验测试可达1980h，耐腐蚀性性能优异。

实施例2：

1)6063铝合金经前处理(除油、化学抛光和中和除灰)后，得到的表面具有平滑、光亮、洁净的特征。

2)进一步地，将前处理后的铝合金放入含有105g/L浓硫酸(质量分数98％)、8g/L羟基亚乙基二膦酸和6g/L硫酸镁组成的水溶液中进行阳极氧化处理，阳极电极液温度为16℃。整个阳极氧化过程分为三个阶段：①为了降低铝合金在阳极氧化的初始阶段被高电流密度烧蚀(Burning)的风险，本专利在采用阶梯型升流法进行初始阳极氧化，即首先将阳极电流密度调至1A/dm

4)进一步地，浸泡红色有机着色剂，对活化后的铝合金试样进行着色处理。

5)最后，对着色后的试样进行封闭处理，首先将试样浸入含有7g/L Ni(CH

最终得到红色且着色均匀的阳极氧化铝合金，表面硬度可达397HV，中性盐雾实验测试可达2025h，耐腐蚀性性能优异。

实施例3：

1)6063铝合金经前处理(除油、化学抛光和中和除灰)后，得到的表面具有平滑、光亮、洁净的特征。

2)进一步地，将前处理后的铝合金放入含有120g/L浓硫酸(质量分数98％)、12g/L羟基亚乙基二膦酸和8g/L硫酸镁组成的水溶液中进行阳极氧化处理，阳极电极液温度为18℃。整个阳极氧化过程分为三个阶段：①为了降低铝合金在阳极氧化的初始阶段被高电流密度烧蚀(Burning)的风险，本专利在采用阶梯型升流法进行初始阳极氧化，即首先将阳极电流密度调至1A/dm

4)进一步地，浸泡橘黄色有机着色剂，对活化后的铝合金试样进行着色处理。

5)最后，对着色后的试样进行封闭处理，首先将试样浸入含有8g/L Ni(CH

最终得到橘黄色且着色均匀的阳极氧化铝合金，表面硬度可达417HV，中性盐雾实验测试可达2350h，耐腐蚀性性能优异。

实施例4：

1)6063铝合金经前处理(除油、化学抛光和中和除灰)后，得到的表面具有平滑、光亮、洁净的特征。

2)进一步地，将前处理后的铝合金放入含有95g/L浓硫酸(质量分数98％)、8g/L羟基亚乙基二膦酸和8g/L硫酸镁组成的水溶液中进行阳极氧化处理，阳极电极液温度为17℃。整个阳极氧化过程分为三个阶段：①为了降低铝合金在阳极氧化的初始阶段被高电流密度烧蚀(Burning)的风险，本专利在采用阶梯型升流法进行初始阳极氧化，即首先将阳极电流密度调至1A/dm

4)进一步地，浸泡期青色有机着色剂，对活化后的铝合金试样进行着色处理。

5)最后，对着色后的试样进行封闭处理，首先将试样浸入含有7g/L Ni(CH

最终得到青色且着色均匀的阳极氧化铝合金，表面硬度可达396HV，中性盐雾实验测试可达1995h，耐腐蚀性性能优异。

实施例5：

1)6063铝合金经前处理(除油、化学抛光和中和除灰)后，得到的表面具有平滑、光亮、洁净的特征。

2)进一步地，将前处理后的铝合金放入含有110g/L浓硫酸(质量分数98％)、10g/L羟基亚乙基二膦酸和6g/L硫酸镁组成的水溶液中进行阳极氧化处理，阳极电极液温度为16℃。整个阳极氧化过程分为三个阶段：①为了降低铝合金在阳极氧化的初始阶段被高电流密度烧蚀(Burning)的风险，本专利在采用阶梯型升流法进行初始阳极氧化，即首先将阳极电流密度调至1A/dm

4)进一步地，浸泡绿色无机着色剂，对活化后的铝合金试样进行着色处理。

5)最后，对着色后的试样进行封闭处理，首先将试样浸入含有7g/L Ni(CH

最终得到绿色且着色均匀的阳极氧化铝合金，表面硬度可达405HV，中性盐雾实验测试可达2120h，耐腐蚀性性能优异。

实施例6：

1)6063铝合金经前处理(除油、化学抛光和中和除灰)后，得到的表面具有平滑、光亮、洁净的特征。

2)进一步地，将前处理后的铝合金放入含有105g/L浓硫酸(质量分数98％)、6g/L羟基亚乙基二膦酸和8g/L硫酸镁组成的水溶液中进行阳极氧化处理，阳极电极液温度为15℃。整个阳极氧化过程分为三个阶段：①为了降低铝合金在阳极氧化的初始阶段被高电流密度烧蚀(Burning)的风险，本专利在采用阶梯型升流法进行初始阳极氧化，即首先将阳极电流密度调至1A/dm

4)进一步地，浸泡黄色有机着色剂，对活化后的铝合金试样进行着色处理。

5)最后，对着色后的试样进行封闭处理，首先将试样浸入含有6g/L Ni(CH

最终得到黄色且着色均匀的阳极氧化铝合金，表面硬度可达414HV，中性盐雾实验测试可达2248h，耐腐蚀性性能优异。

实施例7：

1)6063铝合金经前处理(除油、化学抛光和中和除灰)后，得到的表面具有平滑、光亮、洁净的特征。

2)进一步地，将前处理后的铝合金放入含有120g/L浓硫酸(质量分数98％)、6g/L羟基亚乙基二膦酸和5g/L硫酸镁组成的水溶液中进行阳极氧化处理，阳极电极液温度为17℃。整个阳极氧化过程分为三个阶段：①为了降低铝合金在阳极氧化的初始阶段被高电流密度烧蚀(Burning)的风险，本专利在采用阶梯型升流法进行初始阳极氧化，即首先将阳极电流密度调至1A/dm

4)进一步地，浸泡紫色有机着色剂，对活化后的铝合金试样进行着色处理。

5)最后，对着色后的试样进行封闭处理，首先将试样浸入含有7.5g/L Ni(CH

最终得到紫色且着色均匀的阳极氧化铝合金，表面硬度可达408HV，中性盐雾实验测试可达1985h，耐腐蚀性性能优异。