[发明专利]一种高发射率阳极氧化膜层的制备方法

说明书

本发明公开了一种高发射率阳极氧化膜层的制备方法，属于铝及其铝合金表面处理技术领域，该方法能够提供一种致密、均匀、不开裂的阳极氧化膜；该方法的步骤为：(1)前处理；(2)阳极氧化；(3)扩孔氧化；(4)着色预处理；(5)着色；采用硫酸己二酸阳极氧化工艺步骤制备的阳极氧化膜层厚度薄(约5~7m)、致密、均匀，孔隙率较低，可避免由于空间环境变化导致膜层出现裂纹，解决膜层开裂问题。该方法制备的阳极氧化膜的发射率比较高。

技术领域

本发明属于铝及其铝合金表面处理技术领域，涉及一种高发射率阳极氧化膜层的制备方法。

背景技术

航天器表面阳极氧化型热控膜层主要包括了光亮阳极氧化热控涂层和黑色阳极氧化热控涂层。前者是在抛光铝材表面上，利用阳极氧化工艺形成一层很薄的对太阳光透明的氧化膜，而基体的铝表面对太阳光具有很高的反射能力，通过控制氧化膜厚度，可以改变膜层的反射率，从而调节膜层的吸收/发射比。后者是利用了氧化膜的多孔性，吸附其他物质构成具有高吸收率的外表面。氧化膜经处理后，其热辐射性质在空间环境中十分稳定。

近年来，文献报道了利用硫酸阳极氧化工艺在LY12等铝合金表面制备厚度在10μm左右的光亮阳极氧化膜。如Kumar等人在硫酸槽液中添加了偏钒酸铵等物质，制备出了高太阳光反射率和低吸收率的10.5μm的氧化膜，并研究了制备工艺对膜层光学特性的影响。虽然氧化膜厚度的增加，可以增加膜层的防护效果，但在冷热交变的空间环境中，膜层越厚，产生裂纹的几率越大，反而减低了零件在空间环境中的稳定性。另外，氧化膜越厚，受到铝合金基体组织的影响就越大，膜层孔隙率越高，这也会造成膜层开裂倾向越严重。Goueffon等人研究了用7175铝合金表面制备黑色热控涂层过程中氧化膜孔隙率与开裂程度的关系。因此，阳极氧化型热控涂层的制备，关键在于在膜层的光学特性、防护性能和空间环境稳定性中找到平衡，通过适当的途径，降低铝合金基体组织对氧化膜孔隙率的影响，制备出致密、均匀的氧化膜。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种致密、均匀、不开裂的阳极氧化膜的制备方法，该方法制备的阳极氧化膜的发射率比较高。

本发明所采用的技术方案是：一种阳极氧化膜层的制备方法，该方法的步骤如下：

(1)前处理：去除铝合金表面杂质及自然形成的氧化膜；

(2)阳极氧化：将经过前处理的铝合金浸入到阳极氧化液中，在铝合金表面生成一层阳极氧化膜；

(3)扩孔氧化：在扩孔氧化溶液中对阳极氧化膜的微孔进行扩孔处理；

(4)着色预处理：将扩孔氧化后的试样浸入到着色预处理溶液中，使着色预处理溶液中的钴进入到阳极氧化膜的孔洞中；

(5)着色：将经过着色预处理后的试样浸入到着色液中；

每个步骤后均需进行水洗；

所述阳极氧化液的溶液浓度为，硫酸：40～50g/L，己二酸：5～10g/L；

所述扩孔氧化溶液的浓度为，磷酸：130～150g/L；

所述着色预处理溶液的浓度为，醋酸钴：90～110g/L；

所述着色液的溶液浓度为100％硫化铵。

优选地，所述阳极氧化的温度为25～35℃，电压为15～20V，时间为20～30min。

优选地，所述扩孔氧化的温度为15～25℃，电压为12～25V，时间为5～10min。

优选地，所述着色预处理的温度为40～50℃，时间为5～15min。

优选地，所述着色的温度为室温，时间为25～35min。