一種汽車鋁合金行李架的陽極氧化工藝的製作方法
2024-02-19 01:40:15
本發明鋁及鋁合金陽極氧化處理領域，涉及一種汽車鋁合金行李架的陽極氧化工藝。
背景技術：
隨著汽車工業的發展及國際競爭的加劇，客戶對鋁合金陽極化膜層的性能要求越來愈高，尤其是行李架等鋁合金裝飾件的外觀要求高亮及高耐蝕性，例如：CAPSA、大眾、奔馳、上汽、寶馬、通用等要求的耐鹼性(ph＝13.5)、耐酸性(ph＝1)、480小時的中性鹽霧試驗、CASS 24小時及二氧化硫五個循環試驗等。
傳統陽極氧化工藝往往採用高溫封孔的方式來解決氧化膜溫度耐蝕性問題，國標測試只能達CASS 8H，無法通過耐鹼性等測試；而目前汽車裝飾件陽極氧化的耐鹽霧腐蝕要求通常為CASS 24H，或者NSS 480H，國外如捷豹路虎的NSS試驗要求高達1000H。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種汽車鋁合金行李架的陽極氧化工藝，主要解決上述現有技術所存在的問題，使用本發明工藝所製備的陽極氧化膜既可以滿足外觀的高光性，同時也能滿足耐鹼性(ph＝13.5下10分鐘不變色)、耐酸性(ph＝1下10分鐘不變色)、二氧化硫五個循環試驗等要求，又可以達到高標準的鹽霧腐蝕要求。
為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案：
一種鋁合金汽車行李架的陽極氧化工藝,其特徵在於：它包括如下步驟：(1)上料；(2)除蠟；(3)雙聯水洗；(4)化學拋光；(5)三聯水洗；(6)出光；(7)三聯水洗；(8)陽極氧化；(9)四聯水洗；(10)低溫封孔；(11)三聯水洗；(12)室溫封孔；(13)三聯水洗；(14)高溫封孔；(15)三聯水洗；(16)烘乾；(17)下料檢驗。
所述的鋁合金汽車行李架的陽極氧化工藝,其特徵在於：步驟(4)所述化學拋光成分為磷酸、硫酸、硫酸銅、硫酸鐵硼酸等，其中，磷酸和硫酸的質量比為1.1：1～1.5：1，鋁離子濃度為20～35g/L，溫度為95～110℃(為了便於生產，統一將溫度控制在97～101℃)，時間50秒～120秒(為了達到統一外觀及亮度，不同牌號的鋁合金材料拋光時間不同，例如：6401鋁合金拋光60～70秒鐘，5505鋁合金拋光40～50秒鐘)。
所述的鋁合金汽車行李架的陽極氧化工藝,其特徵在於：步驟(8)所述陽極氧化工序中，使用濃度為180～200g/L的H2SO4，鋁離子濃度2～12g/L，溫度16～20℃，電流密度1.0～1.5A/dm2，氧化時間在22～28分鐘，氧化膜厚度控制在5～10μm。
所述的鋁合金汽車行李架的陽極氧化工藝,其特徵在於：步驟(9)所述最後一道水洗工序的pH值為6～7.5。
所述的鋁合金汽車行李架的陽極氧化工藝,其特徵在於：步驟(10)所述低溫封孔工序中，使用濃度為3～5g/l的氟化鎳封孔劑，溫度24～30℃，pH值為5.8～6.3，處理時間為20～30分鐘；溶液進行循環攪拌並過濾。
所述的鋁合金汽車行李架的陽極氧化工藝,其特徵在於：步驟(11)所述最後一道水洗工序的pH值為6～7.5。
所述的鋁合金汽車行李架的陽極氧化工藝,其特徵在於：步驟(12)所述室溫封孔工序中，使用濃度為4～6％的矽烷處理劑，溫度為20～40℃，pH值為4～6，處理時間為5～10分鐘，溶液用純水配製並在使用中循環過濾。
所述的鋁合金汽車行李架的陽極氧化工藝,其特徵在於：步驟(13)所述最後一道水洗工序的pH值為6～7.5，批量生產時每兩天更換一次。
所述的鋁合金汽車行李架的陽極氧化工藝,其特徵在於：步驟(14)所述高溫封孔工序中，使用濃度為3～6％的矽酸鹽處理劑，溫度為90～100℃，處理時間為10～20分鐘，溶液用純水配製並在使用中循環過濾，槽口處需要有噴淋系統。
所述的鋁合金汽車行李架的陽極氧化工藝,其特徵在於：步驟(15)所述最後一道水洗工序的pH值為6～8。
所述的鋁合金汽車行李架的陽極氧化工藝,其特徵在於：步驟(3)、(5)所述水洗工序中水洗水為普通自來水，其餘水洗為去離子水洗，去離子水電導率要求不大於15us/cm，所有水洗時間均為10～60秒。
所述的鋁合金汽車行李架的陽極氧化工藝,其特徵在於：步驟(16)所述烘乾工序中的溫度要求是60～80℃，烘乾時間控制在10～20min。
本發明的方法使鋁合金基材上的陽極氧化同時具備可以滿足NSS試驗480H，耐CASS試驗24～80H，耐鹼性(ph＝13.5下10分鐘不變色)、耐酸性(ph＝1下10分鐘不變色)、二氧化硫五個循環等試驗要求。並達到優異的效果，從而有效克服了傳統工藝只能滿足某單一性能要求的不足，強化了陽極氧化工藝的功能性，有效拓展了陽極氧化工藝的應用領域，更好地滿足了客戶的需求。
具體實施方式
下面結合實施例詳細說明本發明。
實施例1
本實施例採用了一種特殊的生產流程順序，要點在於化學拋光和封孔工藝。
具體來說，採用兩酸化拋、陽極氧化及三次封孔工藝，經此工藝處理之後的陽極氧化膜具備優異的耐蝕性和耐高低溫性能，要求達到表1的要求。
表1為對陽極氧化膜的試驗要求。
為實現表1要求，本發明是這樣實現的。其工藝步驟包括：
(1)上料；(2)除蠟；(3)雙聯水洗；(4)化學拋光；(5)三聯水洗；(6)出光；(7)三聯水洗；(8)陽極氧化；(9)四聯水洗；(10)低溫封孔；(11)三聯水洗；(12)室溫封孔；(13)三聯水洗；(14)高溫封孔；(15)三聯水洗；(16)烘乾；(17)下料檢驗。
上述工序步驟中(2)～(7)前處理工藝，用以製備符合要求的外觀。其中工序(4)化學拋光的主要成分為磷酸和硫酸，質量比為(1.1～1.5)：1，添加一些表面活性劑，具有清除產品表面拋光痕的效果，同時可以將表面自然氧化層等不良一併消除，經此工序處理之後的鋁合金表面形成一種特殊的高光緞面，再經陽極氧化處理最終形成具有良好的視覺效果。工序(6)出光的主要成分是濃度為20～30％的硝酸，作用是去除工序(4)處理後殘留在產品表面的矽、錳等雜質，即清除表面掛灰。
上述工序步驟中(8)～(16)為陽極氧化後處理，以提高氧化膜的功能性要求，如本發明工藝中所要求的耐鹼性和耐蝕性等。其中，工序(3)、(5)、(7)、(9)、(11)、(13)、(15)為水洗，是將上一道工序中殘留的化學藥液清洗乾淨，避免汙染下一道工序的處理液，水洗時間約10～60秒，以獲得潔淨的表面效果為標準。其中工序(7)、(9)、(11)、(13)、(15)水洗均為純水洗，時間為約10～60秒，但對水質要求很高，要求純水電導率在10μs/cm以下，嚴格管控水中雜質，尤其是鈣、鎂離子和氯離子，為生產具有優良品質的產品提供必要保證。
上述工序步驟中，工序(4)、(8)、(10)、(12)、(14)為重點處理工序。
以下對這些重點工序步驟作進一步詳細說明：
陽極氧化過程的特徵及其性質(原理將不再詳述)
1)氧化膜的生成條件；
2)陽極化成膜電流效率；
3)陽極化時的熱效應；
4)陽極化時膜厚的變化；
5)陽極化過程的電壓-時間特徵曲線；
6)陽極化時的電流恢復現象；
7)氧化膜形成時電場下的離子傳導；
8)氧化膜的性質與電解條件關係；
9)氧化膜在鋁基體-氧化物界面上的生成原因；
10)材料對陽極氧化的適應性；
11)合金元素對膜層的影響；
12)陽極氧化剝離現象；
13)陽極化膜的組成與結構；
14)膜層的物理性能和力學性能。
步驟(8)陽極氧化工序中，使用的整流器電源類型為直流單脈衝電源；所用電解液為濃度為濃度為180～200g/L的H2SO4(配槽用的硫酸為化學純，水為去離子水)，陰極板為鉛板，每小時不低於3倍槽體積的循環，鋁離子濃度2～12g/L，溫度16～20，℃電流密度1.0～1.5A/dm2，氧化時間在22～28分鐘，氧化膜厚度控制在5～10μm。
步驟(10)低溫封孔工序中，使用濃度為3～5g/l的氟化鎳封孔劑，溫度24～30，℃pH值為5.8～6.3(用氫氟酸和氨水調節)，處理時間為20～30分鐘；溶液進行循環攪拌並過濾。
步驟(12)室溫封孔工序中，使用濃度為4～6％的矽烷處理劑，溫度為20～40℃，pH值為4～6，處理時間為5～10分鐘，溶液用純水配製並在使用中循環過濾。
步驟(14)高溫封孔工序中，使用濃度為3～6％的矽酸鹽處理劑，溫度為90～100℃，pH值為9.5～10.5(用氫氧化鈉和醋酸調節)，處理時間為10～20分鐘，溶液用純水配製並在使用中循環過濾，槽口處需要有噴淋系統。
本發明提出了一種鋁合金本色陽極氧化處理工藝，膜厚在5～10微米，滿足表1的所有測測試要求，因而是一種環保友好型工藝，減少了化拋中的黃煙排放，也給企業減少了大量排汙處理成本。
本發明工藝主要優越性如下：
1、前處理的化學拋光採用不含硝酸的兩酸化拋工藝，不僅滿足了客戶的顏色、亮度需求，同時在化拋時不產生黃煙，滯空時間較長(30秒以上)滿足自動生產，減少對人及環境的危害。
2、本工藝在外觀符合要求的同時，可以同時滿足汽車行業不同客戶(例如CAPSA、大眾、奔馳、上汽、寶馬、通用等)的鋁合金陽極氧化的性能要求。
3、本發明工藝相對傳統工藝，採用了三次組合式封閉，能基本同時滿足當前汽車行業陽極氧化不同客戶的不同要求。
4、本發明工藝製備的陽極氧化膜，是一種兼具耐鹼性、耐二氧化硫五個循環、耐鹽霧腐蝕等多重性能的陽極氧化膜，攻克了傳統工藝只能滿足單一性能的不足。
5、本發明工藝製備的陽極氧化膜，增強了氧化膜性能，可以滿足NSS試驗480H，或耐CASS試驗24H；並且同時可以滿足耐鹼性(ph＝13.5下10分鐘不變色)、耐酸性(ph＝1下10分鐘不變色)、二氧化硫五個循環等表1的試驗要求(本發明涉及的所有試驗均已通過)。
這裡本發明的描述和應用是說明性的，並非想將本發明的範圍限制在上述實施例中。這裡所披露的實施例的變形和改變是可能的，對於那些本領域的普通技術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本發明的精神或本質特徵的情況下，本發明可以以其它形式、結構、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現。在不脫離本發明範圍和精神的情況下，可以對這裡所披露的實施例進行其它應用和改變。