鋁或鋁合金寬溫度高速氧化工藝的製作方法

2023-12-11 04:59:22 1

專利名稱：鋁或鋁合金寬溫度高速氧化工藝的製作方法
專利說明 本發明涉及一種鋁或鋁合金高速氧化工藝，特別是一種鋁合金壓鑄件的寬溫度高速氧化工藝。
將鋁製品浸入電解液中連續通電，使鋁製品表面形成氧化膜以達到保護鋁製品的工藝已普遍應用。以前使用鉻酸電解液，其優點在於氧化膜厚度可達到4～5微米，且緻密，其氧化膜抗蝕性能較好。但是由於鉻酸價格高，而且六價鉻的毒性引起了嚴重的汙染問題，在某些情況下就或多或少地以硫酸取代了鉻酸。
在常規的硫酸陽極氧化工藝條件下，採用1安/平方分米的電流密度進行氧化處理時，其成膜速度為0.2～0.25微米/分。日本鋁生產技術研究所提出一種新地鋁及鋁合金高速陽極氧化工藝，將硫酸陽極氧化的成膜速度提高至0.4～0.5微米/分。其電解液及工藝操作條件為游離硫酸200～220克/升、鋁容許含量＜20克/升(Al+++)、添加劑(NiSO4)8±2克/升、溶液溫度22～24℃、電流密度1.5～2安/平方分米。若硫酸含量增加至300克/升，電流密度為2安/平方分米時，最高成膜速度為1微米/分。但是，此高速陽極氧化工藝的溫度範圍小，而且成膜速度還不理想。
本發明的目的在提供一種鋁或鋁合金的寬溫度高速氧化工藝，以達到減少能耗和降低成本。
本發明提供的氧化工藝流程包括除油、熱水洗、電解拋光、高速陽極氧化和著色。特點是氧化的電解液及工藝操作條件為硫酸H2SO4150～320克/升、硫酸鋁Al2(SO4)3·18H2O 0～8克/升、草酸C2O4H20～25克/升、硼酸H3BO30～50克/升、酒石酸C4O6H60～50克/升、陰離子型表活性劑0.01～0.02克/升、加速成膜添加劑5～12克/升、擴寬溫度範圍添加劑2～5克/升、溶液溫度5～50℃、電流密度1～5安/平方分米、陰極材料鋁或鉛。本工藝的成膜速度可達1～1.2微米/分。
本工藝採用陰離子化學除油方法來潤溼製品表面，使製品既除油汙，又達到對基體表面不受腐蝕，同時也起到親水性作用。所用的除油液中陰離子表面活性劑為5～8毫升/升，溶液溫度為60～80℃，所需時間為油汙除淨為止。
本工藝採用磷酸-硫酸-鉻酸型的鋁合金拋光液，該溶液成本低、易掌握，既能起整平作用，又能起拋光作用，是當今鋁合金拋光液較良好的配方。其拋光液及工藝操作條件為磷酸H3PO460～70%、硫酸H2SO415～20%、鉻酸CrO35～8%、水H2O 3～5%、溫度70～110℃、電流密度15～20安/平方分米、時間1～3。或者是磷酸H3PO460%、鉻酸CrO320%、水H2O 20%、溫度65～75℃、電流密度5～10安/平方分米、時間3分。
本工藝所採用的加速成膜添加劑由鈷鹽(0.5g)、鈀鹽(0.2g)、鎳鹽(8g)所組成在氧化過程中起到成膜(Al2O3)速度快、膜層厚度均勻、吸附加強、微孔增大等特點。
本工藝所採的擴寬溫度範圍添加劑對陽極氧化起著掩蔽性作用，由硫脲(1g)、單乙醇胺(10g)、二硫基丙醇(0.2g)、抗壞血酸(2g)、草酸鹽(15g)、酒石酸鹽(30g)、三乙醇胺(12g)、環氧丙烷(20g)、環氧氯丙烷(20g)1、4丁炔醇(15g)等有機物分別進行加成反應而成。能起著擴寬溫度範圍作用。
我們先後對制鎖行業中的芯門鎖面板、執手、閂頭等含Si、Cu、Mn、Mg的鋁合金製品作了實用考核。具體工藝流程是鋁合金壓鑄件→修正→機械磨光→除油→熱水洗→電解拋光→高速陽極氧化→著色→封閉→檢驗→成品。所採用氧化的電解液及工藝操作條件有如下四種實例
現將本工藝實用考核的樣品與日本鋁生產技術研究所提出的高速氧化工藝的樣品進行性能測試對比如下
綜合上述情況，本發明提出的寬溫度高速氧化工藝具有如下優點 1.能在0～50℃較寬溫度範圍內獲得細緻、白色透明的氧化膜層，適於廣大地區應用，節約能源，降低消耗。
2.成膜速度快，並使膜層呈透明，易染各種深、淺色產品，利於各類特種裝飾產品的需要。
3.溶液成分，包括添名劑成分，組成簡單，成本低，材料來源廣泛。
4.適於純鋁，特別是鋁合金及壓鑄鋁合金製品的應用。
5.在生產過程中無廢氣產生，廢水成分簡單易於處理，有利於環境保護，避免汙染。
權利要求
1、一種鋁或鋁合金高速陽極氧化工藝，工藝流程包括除油、熱水洗、電解拋光、高速陽極氧化、著色，其特徵在於氧化的電解夜及工藝操作條件為硫酸H2SO4150～320克/升、硫酸鋁Al2(SO4)3·18H2O0～8克/升，草酸C2O4H20～25克/升、硼酸H3BO30～50克/升、酒石酸C4O6H60～50克/升、陰離子型表面活性劑0.01～0.02克/升、加速成膜添加劑5～12克/升、擴寬溫度範圍添加劑2～5克/升、溶液溫度5～50℃、電流密度1～5安/平方分米、陰極材料鋁或鉛。
2、根據權利要求1所述的高速陽極氧化工藝，其特徵在於氧化的電解液及工藝操作條件為硫酸H2SO4150～180克/升、硫酸鋁Al2(SO4)3·18H2O 5～8克/升、酒石酸C4O6H69～11克/升、陰離子型表面活性劑0.01～0.02克/升、加速成膜添加劑5～8克/升、擴寬溫度範圍添加劑3～5克/升、溶液溫度10～40℃、電流密度1～3安/平方分米、陰極材料鋁或鉛。
3、根據權利要求1所述的高速陽極氧化工藝，其特徵在於氧化的電解液及工藝操作條件為硫酸HSO 280～320克/升、硫酸鋁Al2(SO4)3·18H2O 5～8克/升、加速成膜添加劑8～12克/升、擴寬溫度範圍添加劑2～3克/升、陰離子型表面活性劑0.01～0.02克/升、溶液溫度10～30、電流密度3～5安/平方分米、陰極材料鋁或鉛、空氣攪拌。
4、根據權利要求1所述的高速陽極氧化工藝，其特徵在於氧化的電解液及工藝操作條件為硫酸H2SO4160～220克/升、草酸C2O4H220～25克/升、酒石酸C4O6H630～50克/升、加速成膜添加劑5～8克/升、擴寬溫度範圍添加劑3～5克/升、陰離子型表面活性劑0.01～0.02克/升、溶液溫度5～50℃、電流密度3～6安/平方分米、陰極材料鋁或鉛、空氣攪拌。
5、根據權利要求1所述的高速陽極氧化工藝，其特徵在於氧化的電解液及工藝操作條件為硫酸H2SO4200～250克/升、草酸C2O4H418～22克/升、硼酸H3BO330～50克/升、加速成膜添加劑5～8克/升、擴寬溫度範圍添加劑2～3克/升、陰離子型表活性劑0.01～0.02克/升、溶液溫度10～35℃、電流密度1～2安/平方分米、陰極材料鋁或鉛。
6、根據權利要求1、2、3、4或5所述的高速陽極氧化工藝，其卣髟謨詡鈾儷贍ぬ砑蛹劣深薴危 .5g)、鈀鹽(0.2g)及鎳鹽(8g)組成。
7、根據權利要求1、2、3、4或5所述的高速陽極氧化工藝，其特徵在於擴寬溫度範圍添加劑由硫脲(1g)、二硫基丙醇(0.2g)、抗壞血酸(2g)、草酸鹽(15g)、酒石酸鹽(30g)、單乙醇胺(10g)、三乙醇胺(12g)、環氧丙烷(20g)、環氧氯丙烷(20g)1、4丁炔醇(15g)有機物進行加成反應而成。
8、根據權利要求1所述的高速陽極氧化工藝，其特徵在於除油用的除油液及工藝操作條件為陰離子表面活性劑5～8毫升/溫度60～80℃。
9、根據權利要求1所述的高速陽極氧化工藝，其特徵在於電解拋光用的拋光液及工藝操作條件為磷酸H3PO460～70%、硫酸H2SO415～20%，鉻酸5～8%、水HO 3～5%、溫度70～110℃、電流密度15～20安/平方分米、時間1～3分。
全文摘要
本發明提供一種鋁及鋁合金表面的硫酸陽極氧化的寬工作溫度範圍高成膜速度的工藝。電解液的成分主要含硫酸並有少量的草酸、硼酸、酒石酸和陰離子型表面活性劑等，同時採用加速成膜添加劑和擴寬溫度範圍添加劑，使工作溫度範圍為0～50℃，成膜速度達1.2微米/平方分米。本工藝適純鋁、特別是鋁合金及壓鑄鋁合金製品的表面陽極氧化處理。
文檔編號E04B1/32GK1038322SQ8810345
公開日1989年12月27日 申請日期1988年6月4日 優先權日1988年6月4日
發明者王祖源, 劉大雨, 張亦柯 申請人:無錫鎖廠