專利名稱：閥門用鋁合金零部件表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面處理方法，特別涉及一種閥門用鋁合金零部件表面處理方法。
背景技術(shù)：
含鉛黃銅具有優(yōu)良的加工性能，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括機(jī)械工程中的各種連接件、閥門、閥桿軸承等。含鉛黃銅中的鉛含量一般為1°/Γ4.5%，可顯著改善材料的切削性能。 但是鉛對(duì)人體和環(huán)境有危害，尤其是對(duì)人體血液和神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)造成血鉛、腦鉛中毒、神經(jīng)受阻、智力遲鈍、癡呆、好動(dòng)等不良后果，這些危害都是不可逆轉(zhuǎn)的。因此鉛對(duì)人體和環(huán)境的危害已引起世界各國(guó)的廣泛關(guān)注，國(guó)內(nèi)外相關(guān)的限制或減少鉛的應(yīng)用的法令法規(guī)也相繼出臺(tái)。特別是作為美國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)先鋒的加利福尼亞州政府于2006年9月20日通過了一項(xiàng)管道類產(chǎn)品法令California Assembly Bill 1953 (即AB 1953)，該法令將于2014年在全美生效實(shí)施。該法令要求一切為居民提供飲用水或烹飪用水的設(shè)備，包括水管、閥門、水龍頭等產(chǎn)品都必須達(dá)到新的無鉛化標(biāo)準(zhǔn)。另外，日本也出臺(tái)了規(guī)定，要求飲用水中的鉛含量必須小于O. 03mg/L。含鉛黃銅應(yīng)用在供水給水系統(tǒng)的各類閥件及其他配件中的另一個(gè)弊端是含鉛黃銅普遍存在脫鋅問題。因此，含鉛黃銅在管道工程中的應(yīng)用面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，此外隨著近年來銅價(jià)攀升及銅資源短缺問題的出現(xiàn)，尋找鉛黃銅的替代材料已是勢(shì)在必行。
鋁合金具有比重輕、導(dǎo)電性好、傳熱快、比強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工、汽車、船舶等領(lǐng)域，如運(yùn)載火箭燃料箱、飛機(jī)機(jī)身、跑車引擎、汽車輪轂等，足以證明鋁合金更適于應(yīng)用在高科技產(chǎn)品。強(qiáng)度高、比重輕是其特性，且世界鋁資源豐富，因此鋁合金是替代銅制品，尤其是供水給水系統(tǒng)的各類銅合金的理想材料。但是鋁合金也有其缺點(diǎn)，如不易焊接，另外鋁是一種較活潑的金屬，具有低的電極電位，與電位較高的金屬接觸后易產(chǎn)生電位差導(dǎo)致局部腐蝕，使表面生成氧化膜，但這種自然形成的氧化膜疏松多孔、不均勻、不連續(xù)，不能滿足使用要求，鋁合金的這些不足一定程度上限制了以鋁代銅的實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)以鋁代銅的關(guān)鍵在于鋁合金表面處理方法的突破。硬質(zhì)陽極氧化是一種可以在鋁合金表面形成致密的氧化層的處理方法，可以提高鋁合金的硬度和絕緣性能，進(jìn)而提高耐腐蝕性能。硬質(zhì)陽極氧化是以鋁合金為陽極置于電解質(zhì)溶液中，利用電解作用，使鋁合金表面形成氧化鋁 薄膜的過程。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種閥門用鋁合金零部件表面處理方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種閥門用鋁合金零部件表面處理方法，包括以下步驟
I)熱處理對(duì)閥門用鋁合金零部件采用T6熱處理，其中固溶處理溫度為 51(T570°C、時(shí)間為2 8小時(shí)，人工時(shí)效溫度為17(Tl90°C、時(shí)間為4 10小時(shí)；
2)振動(dòng)研磨處理對(duì)熱處理后的閥門用鋁合金零部件的表面進(jìn)行振動(dòng)研磨，時(shí)間為O. 5^2小時(shí)，振動(dòng)研磨后進(jìn)行超聲波清洗，然后沖洗并干燥；
3)化學(xué)拋光處理采用由磷酸、硫酸和硝酸組成的拋光液對(duì)閥門用鋁合金零部件的表面進(jìn)行拋光，拋光時(shí)間為4(Γ180秒，拋光液溫度為95 105°C ；
4)硬質(zhì)陽極氧化處理采用含硫酸的氧化液對(duì)閥門用鋁合金零部件進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理，使閥門用鋁合金零部件的表面形成硬質(zhì)陽極氧化層，硬質(zhì)陽極氧化時(shí)間為 60 100分鐘，電壓為10 25V，溫度為-5 5°C。
優(yōu)選地，在步驟3)中，所述的磷酸的濃度為7(T80wt%，所述的硫酸的濃度為 15 25wt%，所述的硝酸的濃度為I 10wt%。
優(yōu)選地，在步驟4)中，所述的硫酸的濃度為20(T280g/L。
優(yōu)選地，在步驟4)中，所述的硬質(zhì)陽極氧化層的厚度為1(Γ30μπι。
優(yōu)選地，在步驟4)中，所述的硬質(zhì)陽極氧化層的厚度為15 25μπι。
優(yōu)選地，還包括染色處理，將硬質(zhì)陽極氧化處理后的閥門用鋁合金零部件的表面染成需要的顏色，染色時(shí)間為15 25秒，溫度為3(T50°C。
優(yōu)選地，還包括封孔處理，采用封孔處理對(duì)染色處理后的閥門用鋁合金零部件表面的孔隙進(jìn)行填封，封孔處理采用的封閉粉的組成為醋酸鎳7(T80wt%、絡(luò)合劑15 25wt%、 表面活性劑2 8wt%，封閉時(shí)間5 15分鐘，封閉劑溫度為7(Tl00°C。
優(yōu)選地，對(duì)于與管道通過螺紋連接的閥門用鋁合金零部件，還包括后處理步驟，所述的后處理步驟包括在該閥門用鋁合金零部件的螺紋的表面形成絕緣漆層。
優(yōu)選地，所述的閥門用鋁合金零部件的螺紋為內(nèi)螺紋。
優(yōu)選地，所述的絕緣漆層由醇酸樹脂組成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用本發(fā)明的閥門用鋁合金零部件表面處理方法后，閥門用鋁合金零部件表面形成覆蓋完整的硬質(zhì)陽極氧化層，絕緣性能提高，從而耐腐蝕性能顯著提高，避免電位差導(dǎo)致的局部腐蝕的產(chǎn)生，閥門的使用壽命大為延長(zhǎng)，拓展了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中經(jīng)硬質(zhì)陽極氧化處理的鋁合金的極化曲線。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中經(jīng)硬質(zhì)陽極氧化處理的鋁合金的極化曲線。
圖3為未經(jīng)硬質(zhì)陽極氧化處理的對(duì)比例鋁合金的極化曲線。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
作為對(duì)比，將未經(jīng)硬質(zhì)陽極氧化處理的閥門用鋁合金零部件作為對(duì)比例。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 16475-2008《變形鋁及鋁合金狀態(tài)代號(hào)》，代號(hào)“T6”指的是“固溶熱處理后進(jìn)行人工時(shí)效的狀態(tài)”，為簡(jiǎn)便起見，本發(fā)明中統(tǒng)一以“T6”表示。為方便實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)的收集，實(shí)施例及對(duì)比例中的取樣均為圓盤狀鋁合金試樣。
實(shí)施例1
I)熱處理對(duì)閥門用鋁合金零部件采用T6熱處理，其中固溶處理溫度為530°C、時(shí)間為8小時(shí)，人工時(shí)效溫度為190°C、時(shí)間為8小時(shí)；
2)振動(dòng)研磨處理對(duì)熱處理后的閥門用鋁合金零部件的表面進(jìn)行振動(dòng)研磨，時(shí)間為I小時(shí)，振動(dòng)研磨后進(jìn)行超聲波清洗，然后沖洗并干燥；3)化學(xué)拋光處理采用由濃度為75wt%的磷酸、20wt%的硫酸和5wt%的硝酸組成的拋光液進(jìn)行拋光，拋光時(shí)間180秒,拋光液溫度105°C ；4)硬質(zhì)陽極氧化處理采用含210g/L硫酸的氧化液對(duì)閥門用鋁合金零部件進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理，使閥門用鋁合金零部件的表面形成5μπι厚的硬質(zhì)陽極氧化層，硬質(zhì)陽極氧化時(shí)間為80分鐘，電壓為1(T25V，溫度為-5飛。C ；5)染色處理將硬質(zhì)陽極氧化處理后的閥門用鋁合金零部件的表面染成需要的顏色，染色時(shí)間為20秒，溫度為50°C ；6)封孔處理采用封孔處理對(duì)染色處理后的閥門用鋁合金零部件表面的孔隙進(jìn)行 填封，封孔處理采用的封閉粉的組成為醋酸鎳78wt%、絡(luò)合劑18wt%、表面活性劑4wt%,封閉時(shí)間5分鐘，封閉劑溫度為90°C，即得到本發(fā)明實(shí)施例1的鋁合金試樣。實(shí)施例2I)熱處理對(duì)閥門用鋁合金零部件采用T6熱處理，其中固溶處理溫度為570°C、時(shí)間為3小時(shí)，人工時(shí)效溫度為170°C、時(shí)間為6小時(shí)；2)振動(dòng)研磨處理對(duì)熱處理后的閥門用鋁合金零部件的表面進(jìn)行振動(dòng)研磨，時(shí)間為1. 5小時(shí)，振動(dòng)研磨后進(jìn)行超聲波清洗，然后沖洗并干燥；3)化學(xué)拋光處理采用由濃度為70wt%的磷酸、20wt%的硫酸和10wt%的硝酸組成的拋光液進(jìn)行拋光，拋光時(shí)間40秒,拋光液溫度98°C ；4)硬質(zhì)陽極氧化處理采用含260g/L硫酸的氧化液對(duì)閥門用鋁合金零部件進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理，使閥門用鋁合金零部件的表面形成20 μ m厚的硬質(zhì)陽極氧化層，硬質(zhì)陽極氧化時(shí)間為60分鐘，電壓為1(T25V，溫度為-5飛。C ；5)染色處理將硬質(zhì)陽極氧化處理后的閥門用鋁合金零部件的表面染成需要的顏色，染色時(shí)間為25秒，溫度為40°C ；6)封孔處理采用封孔處理對(duì)染色處理后的閥門用鋁合金零部件表面的孔隙進(jìn)行填封，封孔處理采用的封閉粉的組成為醋酸鎳75wt%、絡(luò)合劑20wt%、表面活性劑5wt%,封閉時(shí)間10分鐘，封閉劑溫度為80°C，即得到本發(fā)明實(shí)施例2的鋁合金試樣。對(duì)比例I)熱處理對(duì)閥門用鋁合金零部件采用T6熱處理，其中固溶處理溫度為530°C、時(shí)間為3小時(shí)，人工時(shí)效溫度為170°C、時(shí)間為9小時(shí)；2)振動(dòng)研磨處理對(duì)閥門用鋁合金零部件進(jìn)行振動(dòng)研磨，時(shí)間為I小時(shí)；3)化學(xué)拋光處理采用由濃度為75wt%的磷酸、20wt%的硫酸和5wt%的硝酸組成的拋光液進(jìn)行拋光，拋光時(shí)間180秒，拋光液溫度105°C，即得到本發(fā)明對(duì)比例的鋁合金試樣。將得到的圓盤狀的實(shí)施例1、實(shí)施例2和對(duì)比例的鋁合金試樣分別嵌入到聚四氟乙烯(PTEE)電池，在普通的三電極電解槽中進(jìn)行電化學(xué)極化，各試樣的暴露面積均為1cm2。實(shí)驗(yàn)開始前，先將試樣在電解質(zhì)溶液中浸泡一段時(shí)間直至開路電位達(dá)到穩(wěn)定值。使用了兩種電解質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)3. 5wt%的NaCl溶液和1. 0wt%的NaClO溶液。分別采用銀/氯化銀電極和鉬電極作為參考電極和輔助電極。采用型號(hào)為Solartron 1287的穩(wěn)壓器分析儀掃描釋放直流動(dòng)電位，掃描速度為lmV/sec，初始電位為-O. 5V，終末電勢(shì)為+0. 75V。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，借助計(jì)算機(jī)程序采用塔弗外插法計(jì)算腐蝕電位和腐蝕密度，結(jié)果見表I。本發(fā)明實(shí)施例1中經(jīng)硬質(zhì)陽極氧化處理的鋁合金的極化曲線如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例2中經(jīng)硬質(zhì)陽極氧化處理的鋁合金的極化曲線如圖2所示，對(duì)比例鋁合金的極化曲線如圖3所示。表I對(duì)比例及實(shí)施例的腐蝕電位、腐蝕電流密度及腐蝕速率
權(quán)利要求
1.一種閥門用鋁合金零部件表面處理方法，其特征在于包括以下步驟 1)熱處理對(duì)閥門用鋁合金零部件采用T6熱處理，其中固溶處理溫度為51(T570°C、時(shí)間為2 8小時(shí)，人工時(shí)效溫度為17(Tl90°C、時(shí)間為Γ10小時(shí)； 2)振動(dòng)研磨處理對(duì)熱處理后的閥門用鋁合金零部件的表面進(jìn)行振動(dòng)研磨，時(shí)間為O.5^2小時(shí)，振動(dòng)研磨后進(jìn)行超聲波清洗，然后沖洗并干燥； 3)化學(xué)拋光處理采用由磷酸、硫酸和硝酸組成的拋光液對(duì)閥門用鋁合金零部件的表面進(jìn)行拋光，拋光時(shí)間為4(Γ180秒，拋光液溫度為95 105°C ； 4)硬質(zhì)陽極氧化處理采用含硫酸的氧化液對(duì)閥門用鋁合金零部件進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理，使閥門用鋁合金零部件的表面形成硬質(zhì)陽極氧化層，硬質(zhì)陽極氧化時(shí)間為6(Γ100分鐘，電壓為10 25V，溫度為-5 5°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥門用鋁合金零部件表面處理方法，其特征在于在步驟3)中，所述的磷酸的濃度為7(T80wt%，所述的硫酸的濃度為15 25wt%，所述的硝酸的濃度為1^10wt%o
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥門用鋁合金零部件表面處理方法，其特征在于在步驟4)中，所述的硫酸的濃度為20(T280g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥門用鋁合金零部件表面處理方法，其特征在于在步驟4)中，所述的硬質(zhì)陽極氧化層的厚度為l(T30Mffl。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的閥門用鋁合金零部件表面處理方法，其特征在于在步驟4)中，所述的硬質(zhì)陽極氧化層的厚度為15 25Mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥門用鋁合金零部件表面處理方法，其特征在于還包括染色處理，將硬質(zhì)陽極氧化處理后的閥門用鋁合金零部件的表面染成需要的顏色，染色時(shí)間為15 25秒，溫度為30^500C ο
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的閥門用鋁合金零部件表面處理方法，其特征在于還包括封孔處理，采用封孔處理對(duì)染色處理后的閥門用鋁合金零部件表面的孔隙進(jìn)行填封，封孔處理采用的封閉粉的組成為醋酸鎳7(T80wt%、絡(luò)合劑15 25wt%、表面活性劑2 8wt%，封閉時(shí)間5 15分鐘，封閉劑溫度為7(Tl00°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求廣7中任一項(xiàng)所述的閥門用鋁合金零部件表面處理方法，其特征在于對(duì)于與管道通過螺紋連接的閥門用鋁合金零部件，還包括后處理步驟，所述的后處理步驟包括在該閥門用鋁合金零部件的螺紋的表面形成絕緣漆層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閥門用鋁合金零部件表面處理方法，其特征在于所述的閥門用鋁合金零部件的螺紋為內(nèi)螺紋。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閥門用鋁合金零部件表面處理方法，其特征在于所述的絕緣漆層由醇酸樹脂組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種閥門用鋁合金零部件表面處理方法，包括以下步驟1)熱處理對(duì)閥門用鋁合金零部件采用T6熱處理；2)振動(dòng)研磨處理對(duì)熱處理后的閥門用鋁合金零部件的表面進(jìn)行振動(dòng)研磨，振動(dòng)研磨后進(jìn)行超聲波清洗，然后沖洗并干燥；3)化學(xué)拋光處理采用由磷酸、硫酸和硝酸組成的拋光液對(duì)閥門用鋁合金零部件的表面進(jìn)行拋光；4)硬質(zhì)陽極氧化處理采用含硫酸的氧化液對(duì)閥門用鋁合金零部件進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化處理。采用本發(fā)明的閥門用鋁合金零部件表面處理方法后，閥門用鋁合金零部件表面形成覆蓋完整的硬質(zhì)陽極氧化層，絕緣性能提高，從而耐腐蝕性能顯著提高，避免電位差導(dǎo)致的局部腐蝕的產(chǎn)生，閥門的使用壽命大為延長(zhǎng)，拓展了鋁合金的應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C25D11/08GK103014806SQ201210325268
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者李志信, 嚴(yán)薦強(qiáng), 王建平, 塞思·考德曼 申請(qǐng)人:業(yè)纮企業(yè)股份有限公司, 寧波昌華銅制品有限公司, 寧波宏特工貿(mào)有限公司, 美國(guó)閥門有限公司