[发明专利]一种高硬度彩色铝合金氧化层的制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于铝合金表面加工技术，具体涉及一种高硬度的彩色铝合金氧化层的制备工艺。

背景技术

铝合金表面彩色等离子体电解氧化技术（Plasma Electrolytic Oxidation）又称微弧放电氧化（Microarc Discharge Oxidation）或者微弧氧化（Microarc Oxidation），是通过电解液与相应的电参数的组合，在铝合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以铝合金氧化物为主的陶瓷膜层的表面处理技术。利用等离子体电解氧化技术在铝合金表面原位可生长产出耐磨耐蚀性好的氧化陶瓷膜，该陶瓷膜与铝合金基体之间的结合力强、膜厚范围较宽且可控性强，所形成的复合层具有高硬度、耐腐蚀、耐磨损、抗热震等优异性能。

铝合金的等离子体电解氧化技术在许多领域得到了扩展应用，如牌号为6063的变形铝合金就广泛应用于建筑装饰、仪器仪表、轻工等行业。为了获得美观的外表、消除或者减少反光、提升耐磨耐蚀性，在许多应用过程中需要把6063变形铝合金制备成具有黑色、蓝色、黄色等不同色调的氧化膜层，普通的阳极氧化技术虽然能够实现成膜和着色，但是其着色层薄，尤其是6063铝合金成分中含有硅、镁等杂质元素使得阳极氧化膜的着色层质量较低，染色层薄且容易脱落，而且在紫外线的照射下容易掉色和变色，比起等离子体电解氧化膜差距甚远。

6063铝合金等离子体电解氧化膜的制备存在以下关键技术要点：1、前处理工作，前处理工作中的脱脂、清洗步骤关系到后续电解过程的表面状态；2、在进行等离子体电解氧化过程之前，需提供一种活化的工艺，使铝合金表面呈活化状态易于加工成膜；3、不同的电解液和电解条件对所生产的陶瓷膜层具有不同的着色效果，陶瓷膜层表现出来的颜色是由氧化膜中所形成的金属氧化物离子和其络合物的颜色反应，需严格控制电解槽槽液和添加剂的组成浓度以及相对应的电压值才能够获得设定厚度的有色膜层。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种具有高硬度的蓝绿色的铝合金氧化膜层的制备工艺，该工艺通过严格控制电解液的组成和浓度，获得上述高硬度、外表美观的陶瓷层。同时，本发明中的电解工艺中对前处理工艺和活化工艺进行了适应性的配置，使前处理工艺和活化工艺更加合理，能够促进微弧氧化过程的发生，并使得电解产生的陶瓷层均匀、致密、耐磨且不脱色。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：

本发明中提供的高硬度彩色铝合金氧化层的制备工艺，包括如下步骤：

S01，前处理：将6063铝合金进行脱脂、碱洗、水洗、中和、水洗；

S02：活化氧化：将S01处理后的铝合金置入活化氧化液中进行电解活化氧化，所述活化氧化液为14-15wt%硝酸水溶液，活化氧化的温度为25-30℃，电流密度为1.0-1.2A/dm²，处理时长为20-30s，制备得到厚度为1-3μm的灰白色活化氧化膜；

S03，二次电解处理：将前处理后的铝合金在电解液中进行电解氧化，所述电解液配方为硅酸钠6-8g/L、柠檬酸12-15g/L、钨酸钠1.5-1.8 g/L、EDTA0.2-0.3 g/L、磷钨酸氨0.6-0.7 g/L、余量为水，电压280-285V，氧化处理时长为30-35min，制备得到厚度为150-155μm的蓝绿色氧化膜。

进一步地，S01中，脱脂步骤为：将待处理铝合金置于循环流动的脱脂液中，所述脱脂液组分及组分含量为碳酸钠15-18wt%、磷酸钠5-6wt%、表面活性剂3-5wt%，失水山梨糖醇脂肪酸酯3-5wt%、无患子皂苷0.5-0.7wt%，余量为水，处理过程中脱脂液温度为35-40℃，脱脂时长为3-5分钟；所述表面活性剂为HLB值为7-8的酰基葡萄糖酰胺和烷基葡萄糖酯，两者质量比为1:1.2。

脱脂的目的是将铝合金表面的油脂全部清理干净，在实际生产中，考虑到生产效率和对铝合金表面不能残留二次腐蚀的隐患，在本发明中采用表面活性剂法进行清洗，通过添加合适HLB值的表面活性剂和高效浸润起泡剂失水山梨糖醇脂肪酸酯和无患子皂苷，使脱脂步骤中的铝合金产品能够快速除去表面的油脂，针对油污较重的铝合金产品尤其有效。

进一步地，S01中，碱洗步骤使用的碱洗液为48-52wt%氢氧化钠、4-5wt%海藻酸钠、余量为水，碱洗温度55-60℃，碱洗时间为4-5min。

进一步地，S01中，水洗步骤为利用净水喷淋冲洗铝合金表面至无残留。

进一步地，S01中，中和步骤中使用的中和液为8-12wt%硝酸水溶液。